鋰離子電池正極片及其制備方法、鋰離子電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，特別是涉及一種鋰離子電池正極片及其制備方法， 以及鋰離子電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 推動筆記本、移動電源、電動自行車、電動工具、電動汽車的產(chǎn)業(yè)化，已成為中國各 工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和跨越式發(fā)展的切入點(diǎn)。筆記本、移動電源、電動自行車、電動工具、電 動汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一就是開發(fā)并制造出符合安全和環(huán)保要求且容量高、壽命長的產(chǎn)品電 池。
[0003] 鋰離子電池相比其他電池，在比功率、比能量和循環(huán)性能上有優(yōu)異的體現(xiàn)，因此也 成為了筆記本、移動電源、電動自行車、電動工具、電動汽車用電池的首選。
[0004] 隨著人們對此類電子產(chǎn)品依賴度的提高，電子產(chǎn)品功能升級和多樣化的拓展，對 鋰離子電池的性能仍有更高的要求，但目前的傳統(tǒng)鋰離子電池其循環(huán)性能、安全性能等已 非常趨近理論上限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于此，有必要提供一種可提高鋰離子電池循環(huán)性能和安全性能的鋰離子電池正 極片及其制備方法，另外還提供了 一種采用這種鋰離子電池正極片的鋰離子電池。
[0006] -種鋰離子電池正極片，包括正極集流體以及涂覆在正極集流體表面的正極活性 層，按質(zhì)量份數(shù)正極活性層的材料包括〇. 9?1. 5份的正極粘結(jié)劑、0. 6?1份的碳納米管 和90?100份的正極活性材料。
[0007] 在其中一個實施例中，正極粘結(jié)劑選自聚偏二氟乙烯和聚四氟乙烯中的一種，正 極活性材料選自磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰和鎳鈷鋁酸鋰中的至少一種。
[0008] -種鋰離子電池正極片的制備方法，包括如下步驟：
[0009] 按照質(zhì)量份數(shù)將16?20份的正極溶劑、0. 9?1. 5份的正極粘結(jié)劑、0. 6?1份 的碳納米管和90?100份的正極活性材料混合均勻制得正極漿料；
[0010] 將正極漿料涂覆于正極集流體上形成正極活性層，干燥后得到鋰離子電池正極 片。
[0011] 在其中一個實施例中，正極漿料的制備方法具體包括如下步驟：
[0012] 將正極溶劑和正極粘結(jié)劑混合攪拌制得第一混合物；
[0013] 將碳納米管加入至第一混合物中并攪拌制得第二混合物；
[0014] 除去第二混合物中的氣泡；
[0015] 將正極活性材料加入至第二混合物中并攪拌制得正極漿料；
[0016] 除去正極漿料中的氣泡；
[0017] 對正極漿料進(jìn)行過濾。
[0018] 在其中一個實施例中，正極楽料在100?140°C條件下，以8?10m/min的速度涂 覆于正極集流體上。
[0019] 一種鋰離子電池，包括負(fù)極片、隔膜和權(quán)利要求1或2的鋰離子電池正極片，負(fù)極 片、隔膜和鋰離子電池正極片依次層疊卷繞。
[0020] 在其中一個實施例中，負(fù)極片包括負(fù)極集流體以及涂覆在負(fù)極集流體表面的負(fù)極 活性層，按質(zhì)量份數(shù)負(fù)極活性層的材料包括90?95份的負(fù)極活性材料、1?2份的負(fù)極導(dǎo) 電劑、1?2份的負(fù)極分散劑、3?5份的負(fù)極粘結(jié)劑和80?90份的水。
[0021] 在其中一個實施例中，負(fù)極活性材料選自石黑碳、石黑烯和硅碳中的至少一種，負(fù) 極導(dǎo)電劑為乙炔黑，負(fù)極分散劑為羧甲基纖維素鈉，負(fù)極粘結(jié)劑選自聚乙烯醇和聚四氟乙 烯中的至少一種。
[0022] 在其中一個實施例中，負(fù)極活性層在60?100°C條件下，以8?10m/min的速度涂 覆于負(fù)極集流體上。
[0023] 這種鋰離子電池正極片選擇碳納米管作為導(dǎo)電劑，碳納米管導(dǎo)電性良好，其管狀 結(jié)構(gòu)在反復(fù)充放電過程中不會出現(xiàn)坍塌，與傳統(tǒng)導(dǎo)電劑相比，碳納米管能夠有效提高使用 這種鋰離子電池正極片的電池的循環(huán)性能，還能起到降低內(nèi)阻、減少極化的作用，從而提高 使用這種鋰離子電池正極片的電池的安全性能。
【附圖說明】
[0024] 圖1為一實施方式的鋰離子電池正極片的剖視圖；
[0025] 圖2為一實施方式的鋰離子電池正極片的制備方法的流程示意圖；
[0026] 圖3為一實施方式的鋰離子電池的制備方法的流程示意圖；
[0027] 圖4為實施例3制得的鋰離子電池與對比例制得的鋰離子電池的電性能測試結(jié)果 示意圖。
【具體實施方式】
[0028] 為了便于理解本發(fā)明，下面將用具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。但是，本 發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這實施例 的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。
[0029] 請參閱圖1，一種鋰離子電池正極片10,包括正極集流體110以及涂覆在正極集流 體110表面的正極活性層130,按質(zhì)量份數(shù)，正極活性層130的材料包括0. 9?1. 5份的正 極粘結(jié)劑、〇. 6?1份的碳納米管和90?100份的正極活性材料。
[0030] 進(jìn)一步的，正極粘結(jié)劑選自聚偏二氟乙烯和聚四氟乙烯中的一種。
[0031] 進(jìn)一步的，正極活性材料選自選自磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰和鎳鈷 鋁酸鋰中的至少一種。
[0032] 進(jìn)一步的，按質(zhì)量份數(shù)，正極活性層130的材料中正極活性材料取97. 37?98. 07 份。
[0033] 正極活性層130 -般覆蓋正極集流體110的雙面。
[0034] 這種鋰離子電池正極片10選擇碳納米管作為導(dǎo)電劑，碳納米管導(dǎo)電性良好，其管 狀結(jié)構(gòu)在反復(fù)充放電過程中不會出現(xiàn)坍塌，與傳統(tǒng)導(dǎo)電劑相比，碳納米管能夠有效提高使 用這種鋰離子電池正極片10的電池的循環(huán)性能，還能起到降低內(nèi)阻、減少極化的作用，從 而提高使用這種鋰離子電池正極片10的電池的安全性能。
[0035] 請參閱圖2,上述鋰離子電池正極片10的制備方法，包括如下步驟：
[0036] S10、按照質(zhì)量份數(shù)，將16?20份的正極溶劑、0. 9?1. 5份的粘結(jié)劑、0. 6?1份 的碳納米管和90?100份的正極活性材料混合攪拌制得正極漿料。
[0037] 正極粘結(jié)劑未完全分散在溶劑中時，將有可能與碳納米管、正極活性材料粘接成 塊，從而增加混合均勻的難度。因此正極漿料的各組分可分批混合，以提高混合攪拌的效 率。
[0038] 進(jìn)一步的，正極溶劑選自N-甲基吡咯烷酮和二甲基乙酰胺中的至少一種。
[0039] 具體在本實施方式中，步驟SlO按以下步驟制備：
[0040]S110、按照質(zhì)量份數(shù)，將16?20份的正極溶劑、0. 9?1. 5份的正極粘結(jié)劑混合攪 拌，制得第一混合物。
[0041] 將正極粘結(jié)劑充分分散在正極溶劑中，避免正極粘結(jié)劑與其他組分粘接成塊。
[0042] S120、按照質(zhì)量份數(shù)，加入0. 6?1份的碳納米管至第一混合物中混合攪拌，制得 第二混合物。
[0043] S130、除去第二混合物中的氣泡。
[0044] 除氣泡的方法有物理方法和化學(xué)方法，物理方法包括慢速攪拌、抽真空等，化學(xué)方 法包括加入消泡劑等。
[0045] 具體在本實施方式中，除去第二混合中的氣泡的方式為抽真空。
[0046] 進(jìn)一步的，抽真空時保持真空度在-0. 08?-0.IMPa之間。
[0047] 可以理解，當(dāng)?shù)诙旌衔镏胁淮嬖跉馀?，或者產(chǎn)生的氣泡不足以影響產(chǎn)品的質(zhì)量 要求時，步驟S130是可省略的。
[0048] S140、按照質(zhì)量份數(shù)，將90?100份的正極活性材料加入至第二混合物中混合攪 拌，制得正極漿料。
[0049] 進(jìn)一步的，按質(zhì)量份數(shù)，正極活性材料取97. 37?98. 07份。
[0050] S150、除去正極漿料中的氣泡。
[0051] 步驟S150同理步驟S130。具體在本實施方式中，除去正極漿料中的氣泡的方式為 抽真空。
[0052] 進(jìn)一步的，抽真空時保持真空度在-0. 08?-0.IMPa之間。
[0053] 可以理解，當(dāng)?shù)诙旌衔镏胁淮嬖跉馀?，或者產(chǎn)生的氣泡不足以影響產(chǎn)品的質(zhì)量 要求時，步驟S130是可省略的。
[0054] S160、對正極漿料進(jìn)行過濾。
[0055] 過濾的目的主要是除去正極漿料中的顆粒物，這些顆粒物可能由于攪拌不充分， 或者組分不純等外界因素而產(chǎn)生的。
[0056] 可以理解，當(dāng)正極漿料中不存在顆粒物時，或者存在的顆粒物不足以影響產(chǎn)品的 質(zhì)量要求時，步驟S160是可省略的。
[0057] 可以理解，步驟S150、S160相互獨(dú)立，沒有先后順序。
[0058] S20、將正極漿料涂覆在正極集流體110上形成正極活性層130,干燥后制得正極 片10。
[0059] 進(jìn)一步的，為避免正極漿料凝固而導(dǎo)致涂覆步驟無法進(jìn)行，根據(jù)正極漿料的實際 物理性狀，應(yīng)控制步驟S20在100?140°C的溫度環(huán)境并保持8?lOm/min的速度下進(jìn)行。
[0060] 在上述制備工藝中，將碳納米管與其他成分?jǐn)嚢杌旌现瞥烧龢O漿料，直接涂覆在 正極集流體110上形成正極活性層130,即得到鋰離子電池正極片10,因此制備工藝簡單， 可有效提高生產(chǎn)效率。
[0061] 一種鋰離子電池，包括負(fù)極片、隔膜和上述的鋰離子電池正極片10,負(fù)極片、隔膜 和鋰離子電池正極片10依次層疊卷繞。
[0062] 進(jìn)一步的，負(fù)極片包括負(fù)極集流體以及涂覆在負(fù)極集流體表面的負(fù)極活性層，按 質(zhì)量份數(shù)，負(fù)極活性層的材料包括90?95份的負(fù)極活性材料、1?2份的負(fù)極導(dǎo)電劑、1? 2份的負(fù)極分散劑、3?5份的負(fù)極粘結(jié)劑和80?90份的水。
[0063] 進(jìn)一步的，負(fù)極活性材料選自石黑碳、石黑烯和硅碳中的至少一種
[0064] 進(jìn)一步的，負(fù)極導(dǎo)電劑為乙炔黑。
[0065] 進(jìn)一步的，負(fù)極分散劑為羧甲基纖維素鈉。
[0066] 進(jìn)一步的，負(fù)極粘結(jié)劑選自聚乙烯醇和聚四氟乙烯的至少一種。
[0067] 負(fù)極活性層一般覆蓋負(fù)極集流體的雙面。
[0068] 進(jìn)一步的，隔膜的材料選自PP、PPPE和PE中的至少一種。
[0069] 上述鋰離子電池以碳納米管作