大容量鋰離子電池正極漿料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了大容量鋰離子電池正極漿料，其由粉狀干料與有機溶劑制成，其中，粉狀干料包括如下重量百分比的原料：鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物20％～70％；尖晶石結構的鋰-錳氧化物20％～70％；電池正極材料LiNi0.80Co0.15Al0.05O2(NCA)粉末2.0％～4.0％；粘結劑聚偏氟乙烯1.0％～3.0％；導電碳黑(SP)粉末0.5％～2.0％；導電劑0.5％～2.0％；表面活性劑(BM700H)0.5％～1.0％；所述的有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)，其與鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)的重量比例為：NMC：NMP＝1：30～50。本發明還公開了制備該大容量鋰離子電池正極漿料的制備方法。
【專利說明】大容量鋰離子電池正極漿料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于鋰電池制造【技術領域】，具體涉及一種大容量鋰離子電池正極漿料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]電動車用鋰離子電池對電池的安全性能有很高的要求，絕大多數的電池廠家在選擇正極材料時，都采用了熱穩定性較高的NMC和LMO混合體系。隨著市場的發展，電動車用鋰離子電池對電池容量的需求也在不斷的提升，希望電池的安全性能好，同時容量也能夠更高。NMC和LMO混合體系，其安全性能好，但是其比容量都比較低，很難同時達到既具有高安全性能，又具有高容量的要求。
[0003]為此，越來越多的電池廠家都采用了在正極活性物質中加入一定量的電池正極材料LiNia^lCoai5Alatl5O2(NCA)粉末來提升容量。無疑NCA以其高的Ni含量，能夠明顯的提升電池的容量，然而，它也帶來了漿料攪拌困難的問題，由于Ni的含量高，堿性強，漿料的PH高，攪拌時容易出現漿料“果凍”現象，其流動性差，導致極難甚至無法進行后續涂布。
【發明內容】
[0004]針對現有技術的不足，本發明提供了一種解決正極漿料“果凍”凝結成團的制備方法，以及由此方法制備的大容量鋰離子電池正極漿料。
[0005]本發明為實現上述目的而采用的技術方案為:
[0006]一種大容量鋰離子電池正極漿料，其由粉狀干料與有機溶劑制成，其中，粉狀干料包括如下重量百分比的原料:
[0007]
鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)20 %~70%
尖晶石結構的鋰-錳氧化物(LMO)20 %~70 %
電池正極材料 LiNi0.80Co。.15A10.05O2(NCA)粉末2.0 %~4.0% 粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)1.0%~3.0% 導電碳黑(SP)粉末0.5 %~2.0 %
[0008]
導電劑0.5 %~2.0% 表面活性劑(BM700H)0.5%~1.0%
[0009]其中，所述的有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)，其與鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)的重量比例為:NMC:NMP = 1:30~50。
[0010]有選的，其中所述的粉狀干料是如下重量百分比的原料:
[0011] 鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)30 %?65%
尖晶石結構的鋰-錳氧化物(LMO)30%?65 %
電池正極材料 LiNia80Coai5Ala05O2(NCA)粉末2,0 %?3.5%
粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)1.0%?2.5%
導電碳黑(SP)粉末0.5 %?1.5 %
導電齊IJ0.5%?1.5% 表面活性劑(BM700H)0.5%?1.0%
[0012]其中，所述的有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)，其與鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)的優選的重量比例為:NMC:NMP = 1:35?45。
[0013]所述的導電劑，其為導電劑(KS-6)、科琴黑ECP或超導電炭黑350G中的一種或其組合。
[0014]制備上述的大容量鋰離子電池正極漿料的制備方法，其包括如下步驟:
[0015](I)預備原料:粉狀干料根據如下重量百分比進行原料稱取:
[0016]
鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)20 %?70%
尖晶石結構的鋰-錳氧化物(LMO)20 %?70 %
電池正極材料 LiNia80Co0j5Ala05O2(NCA)粉末2.0 %?4.0%
粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)1.0%?3.0% 導電碳黑(SP)粉末0.5 %?2.0 %
導電齊IJ0.5 %?2.0%
表面活性劑(BM700H)0.5 %?1.0%
[0017]準備N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑:其與鋰-鎳-猛-鈷復合氧化物(NMC)的重量比例為:NMC:NMP = 1:30?50 ;
[0018]⑵預混:
[0019]首先，將步驟⑴稱取的鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)和尖晶石結構的鋰-錳氧化物(LMO)，在公轉20?30Hz，自傳40?60Hz的攪拌速度條件下，攪拌2?3h，再加入步驟⑴稱取的電池正極材料LiNia8tlCoai5AlaQ502 (NCA)粉末，在公轉30?70Hz，自傳20?50Hz的攪拌速度條件下,攪拌2?3h,使得上述三種物質混合均勻；
[0020](3)配置 PVdF 溶液:
[0021]將步驟(I)稱取的粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)粉末，溶解于N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑中，所述N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑的用量為NMP總用量的20%?30%，在公轉30?70Hz，自傳20?50Hz的攪拌速度條件下，攪拌2?3h，獲得濃度為3%?10%的PVdF溶液；
[0022](4)導電膠的制備:[0023]將步驟(I)稱取的導電碳黑(SP)粉末、導電劑依次加入到步驟(3)配制好的PVdF溶液中，在公轉15?25Hz，自傳20?50Hz的攪拌速度條件下，攪拌2?5h，制備得到導電膠；
[0024](5)漿料的攪拌
[0025]將步驟⑵得到的混合均勻的干粉，加入步驟⑷制備得到的導電膠中，并加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑，所述N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑的用量為NMP總用量的60%?70% ;混合0.5?Ih后，加入步驟(I)稱取的表面活性劑(BM700H)，在公轉40?50Hz，自傳40?60Hz的攪拌速度條件下，攪拌6?10h，獲得初始漿料；
[0026](6)漿料的粘度和固含量調整
[0027]使用粘度計測試所述初始漿料的粘度，使用烘箱和電子稱測試所述初始漿料的固含量，根據初始漿料的粘度和固含量的測試結果，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑對漿料的粘度與固含量進行調整，其中，所述N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑的用量為NMP總用量的10%?20%，使漿料粘度調整為3000?4000MPa.S，漿料的固含量調整為55?62% ；
[0028](7)漿料的復混
[0029]漿料的粘度與固含量調整完成后，在公轉20?30Hz，自傳20?50Hz的攪拌速度條件下，攪拌2?3h，獲得穩定均勻的漿體混合物，即得大容量鋰離子電池正極漿料。
[0030]所述步驟(I)中所述的粉狀干料優選由如下重量百分比進行原料的稱取:
[0031]
鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)30 %?65%
尖晶石結構的鋰-錳氧化物(LMO)30%?65 %
電池正極材料 LiNia80Coai5Ala05O2(NCA)粉末2.0 %?3.5%
粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)1.0%?2.5%
導電碳黑(SP)粉末0.5 %?1.5 %
導電劑0.5%?1.5%
表面活性劑(BM700H)0.5%?1.0%
[0032]準備N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑:其與鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)的優選重量比例為:NMC:NMP = 1:35?45。
[0033]所述步驟⑴中的導電劑，其為導電劑(KS-6)、科琴黑ECP或超導電炭黑350G中
的一種及其組合。
[0034]本發明的制備工藝精簡，本發明通過對制備工藝進行了調整和改進，首先進行了三種干粉的預混，使其混合均勻，其次在漿料攪拌中加入BM700H表面活性劑，來減小表面張力，降低漿料的堿性。通過上述的改進，制備得到的漿料分散性好，混合均勻，流動性好，有效地解決了 Ni含量過高而帶來的“果凍”凝結成團的問題。
[0035]下面結合附圖與【具體實施方式】，對本發明進一步說明。
【專利附圖】
【附圖說明】[0036]圖1為本發明的制備工藝流程圖；
[0037]圖2為現有的制備工藝流程圖；
[0038]圖3為現有制備工藝制備的漿料；
[0039]圖4為本發明制備的漿料。
【具體實施方式】
[0040]實施例1:
[0041]參見圖1?圖4，本發明提供的大容量鋰離子電池正極漿料，其由粉狀干料與有機溶劑制成，其中，粉狀干料包括如下重量百分比的原料:
[0042]
鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)20 %?70%
尖晶石結構的鋰-錳氧化物(LMO)20 %?70 %
電池正極材料 LiMa80Coai5Aia05O2(NCA)粉末2.0 %?4.0%
粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)1.0%?3.0%
導電碳黑(SP)粉末0.5 %?2.0 % 導電劑0.5 %?2.0% 表面活性劑(BM700H)0.5%?10%
[0043]其中，所述的有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)，其與鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)的重量比例為:NMC:NMP = 1:30?50。
[0044]所述的粉狀干料優選由如下重量百分比的原料:
[0045]
鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)30 %?65%
尖晶石結構的鋰-錳氧化物(LMO)30%?65 %
電池正極材料 LiNi0.80Co0.15Al0.05O2(NCA)粉末2.0 %?3.5%
粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)1.0%?2.5%
導電碳黑(SP)粉末0.5 %?1.5 %
導電劑0.5%?1.5%
表面活性劑(BM700H)0.5%-1.0%
[0046]其中，所述的有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)，其與鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)的優選的重量比例為:NMC:NMP = 1:35?45。
[0047]所述的導電劑，其為導電劑(KS-6)、科琴黑ECP或超導電炭黑350G中的一種及其組合。
[0048]制備上述的大容量鋰離子電池正極漿料的制備方法，其包括如下步驟:
[0049](I)預備原料:粉狀干料根據如下重量百分比進行原料稱取:[0050]
鋰-鎳-錳-鉆復合氧化物(NMC)20 %?70%
尖晶石結構的鋰-錳氧化物(LMO)20 %?70 %
電池正極材料LiNi謂Coai5Al0.Q5O2(NCA)粉末2.0 %?4.0% 粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)1.0%?3.0%
[0051]
導電碳黑(SP)粉末0.5 %?2.0 %
導電劑0.5%?2.0%
表面活性劑(BM700H)0.5 %~ 1.0%
[0052]準備N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑:其與鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)的重量比例為:NMC:NMP = 1:30?50 ;
[0053](2)預混:
[0054]首先，將步驟(I)稱取的鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)和尖晶石結構的鋰-錳氧化物(LMO)，在公轉20?30Hz，自傳40?60Hz的攪拌速度條件下，攪拌2?3h，再加入步驟⑴稱取的電池正極材料LiNia8tlCoai5AlaQ502 (NCA)粉末，在公轉30?70Hz，自傳20?50Hz的攪拌速度條件下,攪拌2?3h,使得上述三種物質混合均勻；
[0055](3)配置 PVdF 溶液:
[0056]將步驟(I)稱取的粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)粉末，溶解于N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑中，所述N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑的用量為NMP總用量的20%?30%，在公轉30?70Hz，自傳20?50Hz的攪拌速度條件下，攪拌2?3h，獲得濃度為3%?10%的PVdF溶液；
[0057](4)導電膠的制備:
[0058]將步驟⑴稱取的導電碳黑(SP)粉末、導電劑依次加入到步驟(3)配制好的PVdF溶液中，在公轉15?25Hz，自傳20?50Hz的攪拌速度條件下，攪拌2?5h，制備得到導電膠；
[0059](5)漿料的攪拌
[0060]將步驟⑵得到的混合均勻的干粉，加入步驟⑷制備得到的導電膠中，并加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑，所述N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑的用量為NMP總用量的60%?70% ;混合0.5?Ih后，加入步驟(I)稱取的表面活性劑(BM700H)，在公轉40?50Hz，自傳40?60Hz的攪拌速度條件下，攪拌6?10h，獲得初始漿料；
[0061](6)漿料的粘度和固含量調整
[0062]使用粘度計測試所述初始漿料的粘度，使用烘箱和電子稱測試所述初始漿料的固含量，根據初始漿料的粘度和固含量的測試結果，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑對漿料的粘度與固含量進行調整，其中，所述N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑的用量為NMP總用量的10%?20%，使漿料粘度調整為3000?4000MPa.S，漿料的固含量調整為55?62% ；
[0063](7)漿料的復混[0064]漿料的粘度與固含量調整完成后，在公轉20?30Hz，自傳20?50Hz的攪拌速度條件下，攪拌2?3h，獲得穩定均勻的漿體混合物，即得大容量鋰離子電池正極漿料。
[0065]所述步驟(I)中所述的粉狀干料優選由如下重量百分比進行原料的稱取:
[0066]
鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)30 %?65%
尖晶石結構的鋰-錳氧化物(LMO)30%?65 %
電池正極材料 LiNia80Coai5Ala05O2(NCA)粉末2.0 %?3.5%
粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)1.0%?2.5%
導電碳黑(SP)粉末0.5 %?1.5 %
導電劑0.5%?1.5%
表面活性劑(BM700H)0.5%?1.0%
[0067]準備N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑:其與鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)的優選重量比例為:NMC:NMP = 1:35?45。
[0068]所述步驟⑴中的導電劑，其為導電劑(KS-6)、科琴黑ECP或超導電炭黑350G中的一種及其組合。
[0069]實施例2:
[0070]本實施例提供的大容量鋰離子電池正極漿料及其制備方法，其與實施例1基本相同，其不同之處在于:
[0071]一種大容量鋰離子電池正極漿料，其由粉狀干料與有機溶劑制成，其中，粉狀干料包括如下重量百分比的原料:
[0072]
鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)55%
尖晶石結構的鋰-錳氧化物(LMO)40 %
電池正極材料 LiNi。.SflCoai5Al0.05O2(NCA)粉末2%
[0073]
粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)2%
導電碳黑(SP)粉末1%
導電劑(KS-6)0.5 %
表面活性劑(BM700H)0.5%
[0074]其中，所述的有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)，其與鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)的重量比例為:NMC:NMP = 1:40。
[0075]制備上述的大容量鋰離子電池正極漿料的制備方法，其包括如下步驟:
[0076](I)預備原料:粉狀干料根據如下重量百分比進行原料稱取:
[0077] 鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)70%
尖晶石結構的鋰-錳氧化物(LMO)24 %
電池正極材料 LiNia8()Coai5Al_02(NCA)粉末2.0 %
粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)2.0%
導電碳黑(SP)粉末1.0%
導電劑(KS-6)0.5 %
表面活性劑(BM700H)0.5%
[0078]準備N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑:其與鋰-鎳-猛-鈷復合氧化物(NMC)的重量比例為:NMC:NMP = I:40 ；
[0079](2)預混:
[0080]首先，將步驟(I)稱取的鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)和尖晶石結構的鋰-錳氧化物(LMO)，在公轉20Hz，自傳50Hz的攪拌速度條件下，攪拌2.5h，再加入步驟(I)稱取的電池正極材料LiNia8ciCoai5Alatl5O2(NCA)粉末，在公轉30Hz，自傳35Hz的攪拌速度條件下，攪拌3h，使得上述三種物質混合均勻；
[0081](3)配置 PVdF 溶液:
[0082]將步驟(I)稱取的粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)粉末，溶解于N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑中，所述N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑的用量為NMP總用量的20%，在公轉50Hz,自傳35Hz的攪拌速度條件下，攪拌2h，獲得濃度為6.5%的PVdF溶液；
[0083](4)導電膠的制備:
[0084]將步驟⑴稱取的導電碳黑(SP)粉末、導電劑依次加入到步驟(3)配制好的PVdF溶液中，在公轉15Hz，自傳35Hz的攪拌速度條件下，攪拌5h，制備得到導電膠；
[0085](5)漿料的攪拌
[0086]將步驟⑵得到的混合均勻的干粉，加入步驟⑷制備得到的導電膠中，并加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑，所述N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑的用量為NMP總用量的60% ;混合0.8h后，加入步驟(I)稱取的表面活性劑(BM700H)，在公轉40Hz，自傳50Hz的攪拌速度條件下，攪拌8h，獲得初始漿料；
[0087](6)漿料的粘度和固含量調整
[0088]使用粘度計測試所述初始漿料的粘度，使用烘箱和電子稱測試所述初始漿料的固含量，根據初始漿料的粘度和固含量的測試結果，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑對漿料的粘度與固含量進行調整，其中，所述N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑的用量為NMP總用量的20%，使漿料粘度調整為3000?4000MPa.S，漿料的固含量調整為55?62% ；
[0089](7)漿料的復混
[0090]漿料的粘度與固含量調整完成后，在公轉20Hz，自傳35Hz的攪拌速度條件下，攪拌3h，獲得穩定均勻的漿體混合物，即得大容量鋰離子電池正極漿料。
[0091]實施例3:
[0092]本實施例提供的大容量鋰離子電池正極漿料及其制備方法，其與實施例1、2基本相同，其不同之處在于:[0093]一種大容量鋰離子電池正極漿料，其由粉狀干料與有機溶劑制成，其中，粉狀干料包括如下重量百分比的原料:
[0094]
鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)53%
尖晶石結構的鋰-錳氧化物(LMO)39 %
電池正極材料 LiNia80Coai5Ak05O2(NCA)粉末3%
[0095]
粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)1%
導電碳黑(SP)粉末2%
科琴黑ECPI %
表面活性劑(BM700H)1%
[0096]其中，所述的有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)，其與鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)的重量比例為:NMC:NMP = 1:50。
[0097]制備上述的大容量鋰離子電池正極漿料的制備方法，其包括如下步驟:
[0098](I)預備原料:粉狀干料根據如下重量百分比進行原料稱取:
[0099]
鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)53%
尖晶石結構的鋰-錳氧化物(LMO)39 %
電池正極材料 LiNi。.S0Co0j5Ala05O2(NCA)粉末3 %
粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)1%
導電碳黑(SP)粉末2%
科琴黑ECP1%
表面活性劑(BM700H)1%
[0100]準備N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑:其與鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)的重量比例為:NMC:NMP = I:50 ；
[0101]⑵預混:
[0102]首先，將步驟(I)稱取的鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)和尖晶石結構的鋰-錳氧化物(LMO)，在公轉25Hz，自傳40Hz的攪拌速度條件下，攪拌3h，再加入步驟(I)稱取的電池正極材料LiNia8tlCoai5AlaC15O2 (NCA)粉末，在公轉50Hz，自傳20Hz的攪拌速度條件下，攪拌2.5h，使得上述三種物質混合均勻；
[0103](3)配置 PVdF 溶液:
[0104]將步驟(I)稱取的粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)粉末，溶解于N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑中，所述N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑的用量為NMP總用量的25%，在公轉30Hz,自傳50Hz的攪拌速度條件下，攪拌2.5h，獲得濃度為10%的PVdF溶液；
[0105](4)導電膠的制備:[0106]將步驟(I)稱取的導電碳黑(SP)粉末、導電劑依次加入到步驟(3)配制好的PVdF溶液中，在公轉20Hz，自傳20Hz的攪拌速度條件下，攪拌3.5h，制備得到導電膠；
[0107](5)漿料的攪拌
[0108]將步驟(2)得到的混合均勻的干粉，加入步驟(4)制備得到的導電膠中，并加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑，所述N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑的用量為NMP總用量的65% ;混合0.5h后，加入步驟(I)稱取的表面活性劑(BM700H)，在公轉45Hz，自傳60Hz的攪拌速度條件下，攪拌10h，獲得初始漿料；
[0109](6)漿料的粘度和固含量調整
[0110]使用粘度計測試所述初始漿料的粘度，使用烘箱和電子稱測試所述初始漿料的固含量，根據初始漿料的粘度和固含量的測試結果，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑對漿料的粘度與固含量進行調整，其中，所述N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑的用量為NMP總用量的10%，使漿料粘度調整為3000?4000MPa.S，漿料的固含量調整為55?62% ；
[0111](7)漿料的復混
[0112]漿料的粘度與固含量調整完成后，在公轉25Hz，自傳50Hz的攪拌速度條件下，攪拌2.5h，獲得穩定均勻的漿體混合物，即得大容量鋰離子電池正極漿料。
[0113]實施例4:
[0114]本實施例提供的大容量鋰離子電池正極漿料及其制備方法，其與實施例1、2、3基本相同，其不同之處在于:
[0115]—種大容量鋰離子電池正極漿料，其由粉狀干料與有機溶劑制成，其中，粉狀干料包括如下重量百分比的原料:
[0116]
鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)20%
尖晶石結構的鋰-錳氧化物(LMO)68 %
電池正極材料LiNi謂Coai5Ala05O2(NCA)粉末4%
[0117]
粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)Λ
導電碳黑(SP)粉末2%
超導電炭黑350G2%
表面活性劑(ΒΜ700Η)1%
[0118]其中，所述的有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)，其與鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)的重量比例為:NMC:NMP = 1:30。
[0119]制備上述的大容量鋰離子電池正極漿料的制備方法，其包括如下步驟:
[0120](I)預備原料:粉狀干料根據如下重量百分比進行原料稱取:
[0121]鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)20%
尖晶石結構的鋰-錳氧化物(LMO)68 %
電池正極材料 LiNia?()Co0.15AW502(NCA)粉末4%
粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)3\
導電碳黑(SP)粉末2%
超導電炭黑350G2%
表面活性劑(BM700H)1%
[0122]準備N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑:其與鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)的重量比例為:NMC:NMP = I:30 ；
[0123]⑵預混:
[0124]首先，將步驟(1)稱取的鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)和尖晶石結構的鋰-錳氧化物(LMO)，在公轉30Hz，自傳60Hz的攪拌速度條件下，攪拌2h，再加入步驟(1)稱取的電池正極材料LiNia8tlCoai5AlaC15O2 (NCA)粉末，在公轉70Hz，自傳50Hz的攪拌速度條件下，攪拌2h，使得上述三種物質混合均勻；
[0125](3)配置 PVdF 溶液:
[0126]將步驟(1)稱取的粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)粉末，溶解于N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑中，所述N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑的用量為NMP總用量的30%，在公轉50Hz,自傳20Hz的攪拌速度條件下，`攪拌3h，獲得濃度為3%的PVdF溶液；
[0127](4)導電膠的制備:
[0128]將步驟⑴稱取的導電碳黑(SP)粉末、導電劑依次加入到步驟(3)配制好的PVdF溶液中，在公轉25Hz，自傳50Hz的攪拌速度條件下，攪拌2h，制備得到導電膠；
[0129](5)漿料的攪拌
[0130]將步驟(2)得到的混合均勻的干粉，加入步驟(4)制備得到的導電膠中，并加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑，所述N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑的用量為NMP總用量的60% ;混合Ih后，加入步驟(1)稱取的表面活性劑(BM700H)，在公轉50Hz，自傳40Hz的攪拌速度條件下，攪拌6h，獲得初始漿料；
[0131](6)漿料的粘度和固含量調整
[0132]使用粘度計測試所述初始漿料的粘度，使用烘箱和電子稱測試所述初始漿料的固含量，根據初始漿料的粘度和固含量的測試結果，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑對漿料的粘度與固含量進行調整，其中，所述N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑的用量為NMP總用量的10%，使漿料粘度調整為3000~4000MPa.S，漿料的固含量調整為55~62% ；
[0133](7)漿料的復混
[0134]漿料的粘度與固含量調整完成后，在公轉30Hz，自傳20Hz的攪拌速度條件下，攪拌2h，獲得穩定均勻的漿體混合物，即得大容量鋰離子電池正極漿料。
[0135]實施例5:
[0136]本實施例提供的大容量鋰離子電池正極漿料及其制備方法，其與實施例1、2、3、4基本相同，其不同之處在于:[0137]一種大容量鋰離子電池正極漿料，其由粉狀干料與有機溶劑制成，其中，粉狀干料包括如下重量百分比的原料:
[0138]
鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)70%
尖晶石結構的鋰-錳氧化物(LMO)20 %
電池正極材料 LiNi0.80Co0.15Al0.05O2(NCA)粉末3.5%
[0139]
粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)3%
導電碳黑(SP)粉末2%
超導電炭黑350G1%
表面活性劑(ΒΜ700Η)0.5%
[0140]其中，所述的有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)，其與鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)的重量比例為:NMC:NMP = 1:40。
[0141]制備上述的大容量鋰離子電池正極漿料的制備方法，其包括如下步驟:
[0142](I)預備原料:粉狀干料根據如下重量百分比進行原料稱取:
[0143]
鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)70%
尖晶石結構的鋰-錳氧化物(LMO)20 %
電池正極材料 LiNia80Coiu5Ako5O2(NCA)粉末3.5 %
粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)3%
導電碳黑(SP)粉末2%
超導電炭黑350G1%
表面活性劑(BM700H)0.5%
[0144]準備N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑:其與鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)的重量比例為:NMC:NMP = I:40 ；
[0145](2)預混:
[0146]首先，將步驟(I)稱取的鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物(NMC)和尖晶石結構的鋰-錳氧化物(LMO)，在公轉25Hz，自傳40Hz的攪拌速度條件下，攪拌2.5h，再加入步驟(I)稱取的電池正極材料LiNia8ciCoai5Alatl5O2(NCA)粉末，在公轉30Hz，自傳20Hz的攪拌速度條件下，攪拌2.5h，使得上述三種物質混合均勻；
[0147](3)配置 PVdF 溶液:
[0148]將步驟(I)稱取的粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)粉末，溶解于N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑中，所述N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑的用量為NMP總用量的20%，在公轉50Hz,自傳20Hz的攪拌速度條件下，攪拌3h，獲得濃度為6.5%的PVdF溶液；
[0149](4)導電膠的制備:[0150]將步驟(I)稱取的導電碳黑(SP)粉末、導電劑依次加入到步驟(3)配制好的PVdF溶液中，在公轉25Hz，自傳50Hz的攪拌速度條件下，攪拌2h，制備得到導電膠；
[0151](5)漿料的攪拌
[0152]將步驟(2)得到的混合均勻的干粉，加入步驟(4)制備得到的導電膠中，并加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑，所述N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑的用量為NMP總用量的60% ;混合Ih后，加入步驟(I)稱取的表面活性劑(BM700H)，在公轉50Hz，自傳40Hz的攪拌速度條件下，攪拌6h，獲得初始漿料；
[0153](6)漿料的粘度和固含量調整
[0154]使用粘度計測試所述初始漿料的粘度，使用烘箱和電子稱測試所述初始漿料的固含量，根據初始漿料的粘度和固含量的測試結果，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑對漿料的粘度與固含量進行調整，其中，所述N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑的用量為NMP總用量的20%，使漿料粘度調整為3000?4000MPa.S，漿料的固含量調整為55?62% ；
[0155](7)漿料的復混
[0156]漿料的粘度與固含量調整完成后，在公轉30Hz，自傳20Hz的攪拌速度條件下，攪拌2h，獲得穩定均勻的漿體混合物，即得大容量鋰離子電池正極漿料。
[0157]本發明的制備工藝精簡，本發明通過對制備工藝進行了調整和改進，首先進行了三種干粉的預混，使其混合均勻，其次在漿料攪拌中加入BM700H表面活性劑，來減小表面張力，降低漿料的堿性。通過上述的改進，制備得到的漿料分散性好，混合均勻，流動性好，有效地解決了 Ni含量過高而帶來的“果凍”凝結成團的問題。
[0158]但以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，并非用以局限本發明的專利范圍，故凡運用本發明中記載的步驟、組分的其他實施例，及所作的等效變化，均包含在本發明的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種大容量鋰離子電池正極漿料，其特征在于:其由粉狀干料與有機溶劑制成，其中，粉狀干料包括如下重量百分比的原料: 鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物NMC20 %~70% 尖晶石結構的鋰-錳氧化物LMO20 %~70 % 電池正極材料 LiNia80Coai5Ala05O2NCA 粉末 2.0 %~4.0% 粘結劑聚偏氟乙烯PVDF1.0 %~3.0 %導電碳黑SP粉末0.5 %~2.0 %導電劑0.5%~2.0% 表面活性劑BM700H0.5 %~1.0% 其中，所述的有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮NMP，其與鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物NMC的重量比例為:NMC:NMP = 1:30~50。
2.根據權利要求1所述的大容量鋰離子電池正極漿料，其特征在于:其中，所述的粉狀干料是由如下重量百分比原料: 鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物NMC30 %~65% 尖晶石結構的鋰-錳氧化物LMO30%~65 % 電池正極材料 LiNi_Co0.15Alaf15O2NCA 粉末 2.0 %~3.5% 粘結劑聚偏氟乙烯PVDF1.0 %~2.5%導電碳黑SP粉末0.5 %~1.5 %導電劑0.5%-1.5% 表面活性劑BM700H0.5 %~1.0% 其中，所述的有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮NMP，其與鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物NMC的優選的重量比例為:NMC:NMP = 1:35~45。
3.根據權利要求1或2所述的大容量鋰離子電池正極漿料，其特征在于:所述的導電劑，其為KS-6導電劑、科琴黑ECP或超導電炭黑350G中的一種或其組合。
4.根據權利要求1所述的大容量鋰離子電池正極漿料的制備方法，其特征在于:其包括如下步驟: (I)預備原料:粉狀干料根據如下重量百分比進行原料稱取:鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物NMC20 %~70% 尖晶石結構的鋰-錳氧化物LMO20 %~70 % 電池正極材料 LiNi0.80CO(u5Al0.05O2NCA 粉末 2.0 %~4.0% 粘結劑聚偏氟乙烯PVDF1.0 %~3.0 % 導電碳黑SP粉末0.5 %~2.0 % 導電劑0.5 %~2.0% 表面活性劑BM700H0.5 %~1.0% 準備N-甲基吡咯烷酮NMP有機溶劑:其與鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物NMC的重量比例為:NMC:NMP = 1:30 ~50 ; (2)預混: 首先，將步驟(1)稱取的鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物NMC和尖晶石結構的鋰-錳氧化物LMO，在公轉20~30Hz，自傳40~60Hz的攪拌速度條件下，攪拌2~3h，再加入步驟(1)稱取的電池正極材料LiNia ^lCoai5Alatl5O2NCA粉末，在公轉30~70Hz，自傳20~50Hz的攪拌速度條件下，攪拌2~3h，使得上述三種物質混合均勻； (3)配置PVdF溶液: 將步驟(1)稱取的粘結劑聚偏氟乙烯PVDF粉末，溶解于N-甲基吡咯烷酮NMP有機溶劑中，所述N-甲基吡咯烷酮NMP有機溶劑的用量為NMP總用量的20 %~30 %，在公轉30~70Hz,自傳20~50Hz的攪拌速度條件下，攪拌2~3h，獲得濃度為3 %~10%的PVdF溶液； (4)導電膠的制備: 將步驟(1)稱取的導電碳黑SP粉末、導電劑依次加入到步驟(3)配制好的PVdF溶液中，在公轉15~25Hz,自傳20~50Hz的攪拌速度條件下,攪拌2~5h,制備得到導電膠； (5)漿料的攪拌 將步驟(2)得到的混合均勻的干粉，加入步驟(4)制備得到的導電膠中，并加入N-甲基吡咯烷酮NMP有機溶劑，所述N-甲基吡咯烷酮NMP有機溶劑的用量為NMP總用量的60%~70%;混合0.5~Ih后，加入步驟(1)稱取的表面活性劑BM700H，在公轉40~50Hz，自傳40~60Hz的攪拌速度條件下，攪拌6~10h，獲得初始漿料； (6)漿料的粘度和固含量調整 使用粘度計測試所述初始漿料的粘度，使用烘箱和電子稱測試所述初始漿料的固含量，根據初始漿料的粘度和固含量的測試結果，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑對漿料的粘度與固含量進行調整，其中，所述N-甲基吡咯烷酮(NMP)有機溶劑的用量為NMP總用量的10%~20%，使漿料粘度調整為3000~4000MPa.S，漿料的固含量調整為55~62% ； (7)漿料的復混 漿料的粘度與固含量調整完成后，在公轉20~30Hz，自傳20~50Hz的攪拌速度條件下，攪拌2~3h，獲得穩定均勻的漿體混合物，即得大容量鋰離子電池正極漿料。
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(1)中所述的粉狀干料是如下重量百分比的原料: 鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物NMC30 %~65% 尖晶石結構的鋰-錳氧化物LMO30%~65 % 電池正極材料 LiMa80Coai5Ala05O2NCA 粉末 2,0%~3.5% 粘結劑聚偏氟乙烯PVDF1.0 %~2.5%導電碳黑SP粉末0.5 %~U 0U導電劑0.5%~1.5% 表面活性劑BM700H0.5 %~1.0% 其中的有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮NMP，其與鋰-鎳-錳-鈷復合氧化物NMC的重量比例為:NMC:NMP = 1:35 ~45。
6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(1)中的導電劑，其為導電劑(KS-6)、科琴黑ECP或超導電炭黑350G中的一種或其組合。
【文檔編號】H01M4/505GK103682305SQ201310481723
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年10月15日 優先權日:2013年10月15日
【發明者】吳崇安, 鄭為工, 周如心, 宋華杰 申請人:深圳金山電池有限公司