本技術(shù)涉及電池，特別是涉及一種正極極片的制備方法、正極極片、電池單體、電池和用電裝置。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，鋰離子電池的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，其廣泛應(yīng)用于水力、火力、風(fēng)力和太陽(yáng)能電站等儲(chǔ)能電源系統(tǒng)，以及電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)汽車、軍事裝備、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域。

2、正極極片作為電池的組成部分，正極極片的性能對(duì)于電池的性能至關(guān)重要。因此，如何提供一種正極極片，以提高電池的性能是一項(xiàng)亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)是鑒于上述技術(shù)問(wèn)題而進(jìn)行的，其目的在于，提供一種正極極片的制備方法，制備性能良好的正極極片，含有該正極極片的電池的性能有所提升。

2、為了達(dá)到上述目的，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種正極極片的制備方法、正極極片、電池單體、電池和用電裝置。

3、第一方面，提供了一種正極極片的制備方法，包括：制備正極漿料，其中，所述正極漿料包括聚氨酯預(yù)聚體；將所述正極漿料涂覆于正極集流體的至少一側(cè)；將涂覆于所述正極集流體的至少一側(cè)的所述正極漿料烘干，制得所述正極極片。

4、本技術(shù)實(shí)施例提供的正極極片的制備方法中，正極漿料中包括聚氨酯預(yù)聚體，將正極漿料涂覆在正極集流體的至少一側(cè)后，烘干涂覆于正極集流體的至少一側(cè)的正極漿料，在烘干正極漿料的過(guò)程中，正極漿料中的聚氨酯預(yù)聚體會(huì)進(jìn)行交聯(lián)固化，形成大分子量的聚氨酯交聯(lián)物質(zhì)，聚氨酯交聯(lián)物質(zhì)中具有交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有長(zhǎng)的分子鏈物質(zhì)，相較于一般的晶體狀粘結(jié)劑物質(zhì)，具有良好的粘結(jié)強(qiáng)度和韌性，從而提高正極極片的韌性，得到性能良好的正極極片。同時(shí)，聚氨酯有利于提升活性金屬離子(比如，鋰離子)的傳輸速率，從而改善電池的內(nèi)阻，提升電池的循環(huán)性能。本技術(shù)實(shí)施例提供的技術(shù)方案中，未進(jìn)行交聯(lián)固化的聚氨酯預(yù)聚體具有較低的粘度，添加到正極漿料中，可以提高正極漿料中聚氨酯粘結(jié)劑的固含量，且正極漿料在涂覆時(shí)易于分散，提高正極極片的加工效率。在烘干涂覆于正極集流體的至少一側(cè)的正極漿料的過(guò)程中，聚氨酯預(yù)聚體進(jìn)行交聯(lián)固化，形成大分子量的交聯(lián)物質(zhì)，具有良好的粘結(jié)強(qiáng)度和韌性，可以提高正極極片的性能，從而提升電池的性能。

5、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述正極漿料的烘干溫度的取值范圍為60℃～150℃，可選地，所述烘干溫度的取值范圍為80℃～140℃。

6、正極漿料的烘干溫度設(shè)置在上述范圍內(nèi)，有利于聚氨酯預(yù)聚體的交聯(lián)固化以及漿料的干燥，有利于制備出性能良好的正極極片。

7、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述制備正極漿料包括：制備粘結(jié)劑前驅(qū)體溶液，在所述粘結(jié)劑前驅(qū)體溶液中加入正極活性材料、導(dǎo)電劑、分散劑和交聯(lián)劑，混合，制得所述正極漿料。

8、導(dǎo)電劑在活性材料之間起到收集微電流的作用，以減小電極的接觸電阻加速電子的移動(dòng)速率，同時(shí)也能有效地提高金屬離子在電極材料中的遷移速率，從而提高電極的充放電效率；分散劑有利于正極漿料中固體物在溶劑中分散均勻；交聯(lián)劑有利于催化聚氨酯預(yù)聚體的交聯(lián)固化。正極漿料中包括上述物質(zhì)，有利于制備出性能良好的正極極片。

9、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述導(dǎo)電劑包括導(dǎo)電炭、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳點(diǎn)、碳納米管、石墨烯及碳納米纖維中的至少一種。

10、由于碳結(jié)構(gòu)的獨(dú)特組成成分，碳材料導(dǎo)電劑具備良好的導(dǎo)電性能。比如，導(dǎo)電炭黑具有低電阻屬性和高導(dǎo)電性能，粒徑小，比表面積大且粗糙，結(jié)構(gòu)高，表面潔凈(化合物少)等優(yōu)點(diǎn)；科琴黑具有獨(dú)特的支鏈狀形態(tài)，因而導(dǎo)電性高；碳納米管中碳原子采取sp2雜化，因而具有高模量和高強(qiáng)度，碳納米管還具有良好的柔韌性、可拉伸性和導(dǎo)電性能。導(dǎo)電炭、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳點(diǎn)、碳納米管、石墨烯和碳納米纖維作為導(dǎo)電劑可以提升電池的導(dǎo)電性能。

11、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述分散劑包括聚乙烯吡咯烷酮。

12、聚乙烯吡咯烷酮穩(wěn)定性好，在反應(yīng)體系中具有膠體保護(hù)作用、成膜性、粘結(jié)性、吸濕性、增溶或凝聚作用等優(yōu)點(diǎn)。

13、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述交聯(lián)劑包括蔗糖、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、三臂聚己內(nèi)酯、四臂聚己內(nèi)酯中的至少一種。

14、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述制備粘結(jié)劑前驅(qū)體溶液包括：制備所述聚氨酯預(yù)聚體；將所述聚氨酯預(yù)聚體分散于n-甲基吡咯烷酮溶劑，制得所述粘結(jié)劑前驅(qū)體溶液。

15、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述制備所述聚氨酯預(yù)聚體包括：干燥聚醚多元醇，和/或，聚酯多元醇；將干燥后的所述聚醚多元醇，和/或，所述聚酯多元醇與異氰酸酯和催化劑混合，進(jìn)行預(yù)聚反應(yīng)；所述預(yù)聚反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)產(chǎn)物中加入封閉劑，制得所述聚氨酯預(yù)聚體。

16、在預(yù)聚反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物中加入封閉劑，封閉劑可以使得異氰酸根活性基團(tuán)在較低溫度下失去活性，涂布后的極片在烘箱中經(jīng)過(guò)高溫烘烤時(shí)，封閉劑失去作用，使得異氰酸根暴露。

17、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述聚醚多元醇，和/或，所述聚酯多元醇的干燥溫度的取值范圍為90℃～95℃，干燥時(shí)間的取值范圍為2～3小時(shí)。

18、干燥溫度和干燥時(shí)間設(shè)置在上述范圍內(nèi)，有利于聚醚多元醇，和/或，聚酯多元醇達(dá)到適宜發(fā)生聚合反應(yīng)的狀態(tài)，有利于與異氰酸酯進(jìn)行預(yù)聚反應(yīng)。

19、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述異氰酸酯包括二異氰酸酯，所述二異氰酸酯包括芳香族二異氰酸酯、脂肪族二異氰酸酯中的至少一種。

20、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述異氰酸酯包括異甲苯-2,3-二異氰酸酯、甲苯-2,4-二異氰酸酯、甲苯-2,5-二異氰酸酯、甲苯-2,6-二異氰酸酯、甲苯-3,4-二異氰酸酯、甲苯-3,5-二異氰酸酯、1,5-萘二異氰酸酯、對(duì)苯二異氰酸酯、間苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、五亞甲基二異氰酸酯、l-賴氨酸乙酯二異氰酸酯、氫化甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、氫化二苯基甲烷二異氰酸酯中的至少一種。

21、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述聚氨酯預(yù)聚體中的異氰酸根與羥基的摩爾比值r的取值范圍為1.1～2.0，可選地，r的取值范圍為1.2～1.8。

22、聚氨酯預(yù)聚體中的異氰酸根與羥基的摩爾比值設(shè)置在上述范圍內(nèi)，有利于后續(xù)聚氨酯預(yù)聚體的交聯(lián)固化反應(yīng)的進(jìn)行。

23、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述聚醚多元醇包括聚乙二醇、聚環(huán)氧丙烷二醇、聚環(huán)氧乙烷二醇、聚四氫呋喃醚二醇、聚乙二醇-丙二醇共聚物中的至少一種。

24、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述聚酯多元醇包括聚己內(nèi)酯、聚碳酸酯二醇、聚乳酸二醇、聚乙交酯-丙交酯共聚物中的至少一種。

25、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述催化劑包括有機(jī)錫類催化劑、有機(jī)鉍類催化劑、叔胺類催化劑中的至少一種。

26、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述催化劑包括二丁基錫二月桂酸酯、辛酸亞錫、n-乙基嗎啉、n-甲基嗎啉、三乙胺中的至少一種。

27、上述物質(zhì)可以有效催化聚醚多元醇，和/或，聚酯多元醇與異氰酸酯的預(yù)聚反應(yīng)。

28、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述封閉劑包括三氯乙醇、三氟乙醇、十二烷基硫醇、三苯基硫醇、己硫醇、n,n-丁二醇乙酰胺、乙二醇單己醚、n,n-二醇酰胺、苯酚、吡啶、甲乙酮肟、己內(nèi)酰胺、乙酰乙酸乙酯中的至少一種。

29、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，基于所述預(yù)聚反應(yīng)的反應(yīng)原料的總質(zhì)量計(jì)，所述催化劑在所述預(yù)聚反應(yīng)的反應(yīng)原料中的質(zhì)量百分含量的取值范圍為0.001％～1.0％。

30、控制催化劑在上述范圍內(nèi)，有利于催化聚醚多元醇，和/或，聚酯多元醇與異氰酸酯的預(yù)聚反應(yīng)。

31、第二方面，提供一種根據(jù)第一方面及其中任一項(xiàng)可能的實(shí)現(xiàn)方式中的制備方法制得的正極極片。

32、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述正極極片包括正極活性材料層，基于所述正極活性材料層的總質(zhì)量計(jì)，所述正極活性材料層中的粘結(jié)劑在所述正極材料層中的質(zhì)量百分含量的取值范圍為0.3％～4.2％。

33、正極活性材料層中的粘結(jié)劑的質(zhì)量百分含量設(shè)置在上述范圍內(nèi)，有利于正極極片性能的提升。

34、第三方面，提供了一種電池單體，包括第二方面所述的正極極片。

35、第四方面，提供了一種電池，包括第三方面所述的電池單體。

36、第五方面，提供了一種用電裝置，包括第四方面所述的電池。

37、本技術(shù)實(shí)施例提供了一種正極極片的制備方法，正極漿料中包括聚氨酯預(yù)聚體，將正極漿料涂覆在正極集流體的至少一側(cè)后，烘干涂覆于正極集流體的至少一側(cè)的正極漿料，在烘干正極漿料的過(guò)程中，正極漿料中的聚氨酯預(yù)聚體會(huì)進(jìn)行交聯(lián)固化，形成大分子量的聚氨酯交聯(lián)物質(zhì)，聚氨酯交聯(lián)物質(zhì)中具有交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有長(zhǎng)的分子鏈結(jié)構(gòu)，相較于一般的晶體狀粘結(jié)劑物質(zhì)，具有良好的粘結(jié)強(qiáng)度和韌性，從而提高正極極片的韌性，得到性能良好的正極極片。同時(shí)，聚氨酯有利于提升活性金屬離子(比如，鋰離子)的傳輸速率，從而改善電池的內(nèi)阻，提升電池的循環(huán)性能。本技術(shù)實(shí)施例提供的技術(shù)方案中，未進(jìn)行交聯(lián)固化的聚氨酯預(yù)聚體具有較低的粘度，添加到正極漿料中，可以提高正極漿料中聚氨酯粘結(jié)劑的固含量，且正極漿料在涂覆時(shí)易于分散，提高正極極片的加工效率。在烘干涂覆于正極集流體的至少一側(cè)的正極漿料的過(guò)程中，聚氨酯預(yù)聚體進(jìn)行交聯(lián)固化，形成大分子量的交聯(lián)物質(zhì)，具有良好的粘結(jié)強(qiáng)度和韌性，可以提高正極極片的性能，從而提升電池的性能。