一種鋰離子電池正極漿料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鋰離子電池正極漿料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]純電驅動汽車和智能電子設備的發展迫切需要具有更高能量密度、更長壽命的可充放儲能電池，而電池的能量密度由電池的理論能量密度以及非活性材料所占的比重決定。提高電池能量密度除了減小非活性材料的比重外，主要決定于高能量密度電極材料體系的開發。由于目前鋰離子電池負極材料的容量遠高于正極材料，因此電池的能量密度主要受限于正極材料，提高正極材料的比能量大致可從兩個方面考慮:一是提高材料的比容量，二是提高材料的嵌脫鋰電位。從這兩方面來看，高镲或高電壓三元材料、高容量富鋰錳基^Li2MnO3.(1- LiMOjP高電壓尖晶石LiNi Cl5Mnh5O4為代表的正極材料是近年來研宄的熱點。提高三元材料中Ni的含量可以有效地提高比容量，高鎳高pH值材料容易吸水，當暴露于空氣與濕氣中，材料的表面耐化學性急劇降低，并且由于較高的PH值，NMP-PVDF漿料的聚合作用會造成電池漿料的凝膠，給電池制造過程帶來嚴重的加工問題(CN102082261A);同時，高鎳含量會導致正極材料與電解液的副反應更加明顯。
[0003]此外，高電壓條件下，常規的電解液除了自身氧化分解反應發生外，還會在正極材料表面上氧化分解，含有過度金屬元素的正極材料更起到了催化作用而促進了電解液的氧化，最終導致電池內阻的升高，循環性能破壞，減少了電池的使用壽命。電解液的匹配性問題嚴重阻礙了高電壓鋰離子電池的發展。一般來說，解決此類高電壓材料的使用問題，都是在常規電解液中使用正極成膜添加劑，進一步滿足高電壓材料的使用需求(電源技術，2012，8:1235-1238)。CN103094616A公開了順丁烯二酸酐及其衍生物作為高電壓電解液添加劑，這類添加劑的HOMO能量略高于電解液分子的HOMO能量，能夠先于電解液在正極表面成膜，有效的改善正極材料表面特性，從而減少因電解液與材料表面活性位的接觸而引起的電解液分解，同時不影響材料性能發揮。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于:提供一種能夠有效解決正極材料合漿時漿料的凝膠問題以及正極材料與電解液的匹配問題的鋰離子電池正極漿料及其制備方法。
[0005]為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案:
一種鋰離子電池正極漿料，包括:正極材料、粘結劑、溶劑、導電劑和添加劑；所述的添加劑為環酸酐類添加劑。
[0006]進一步地，所述漿料的制備和涂布過程可以在相對濕度為0_70%rh的大氣環境中操作完成。
[0007]進一步地，所述環酸酐類添加劑為丁烯二酸酐、丁二酸酐、戊二酸酐、己二酸酐、庚二酸酐、檸康酸酐、衣康酸酐和鄰苯二甲酸酐中的一種或幾種；所述的添加劑的用量為正極材料重量的0.01-3%。
[0008]進一步地，所述正極材料為磷酸鐵鋰、磷酸鐵錳鋰、磷酸錳鋰、錳酸鋰、三元素材料、高電壓鎳錳酸鋰正極材料、高容量錳基富鋰材料中的一種或幾種。
[0009]進一步地，所述粘結劑包括聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯中的一種或兩種。
[0010]進一步地，所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、二甲基亞砜和四氫呋喃中的一種或幾種。
[0011 ] 進一步地，所述導電劑為乙炔黑、炭黑和石墨中的一種或幾種。
[0012]上述鋰離子電池正極漿料的制備方法，包括以下幾個步驟:
(1)將添加劑一次性加入到溶劑中，常溫下均勻攪拌0.5-1小時至添加劑完全溶解，再加入粘結劑，溫度控制在30-60°C之間，500-2000轉/分鐘條件下攪拌3_5小時至粘結劑完全溶解，隨后真空消泡0.5-1小時制得含添加劑的膠液；
(2)將導電劑加入到步驟(I)中制備的膠液中，在1000-2000轉/分鐘條件下高速攪拌1-2小時，再分2-5次加入正極材料，每次加入后均以500-1500轉/分鐘的轉速攪拌30-60分鐘，當正極材料全部加入后，1500-3000轉/分鐘條件下高速攪拌2-8小時，得到電池漿料；
(3)將上述電池漿料真空消泡后，經80-200目篩網過濾兩遍后即得到所述的鋰離子電池正極漿料。
[0013]優選地，根據漿料粘度及固含量要求，向步驟(2)過程中得到的漿料中加入適量的溶劑，以1000-1500轉/分鐘的轉速攪拌1-3小時，經真空消泡后，漿料經80-200目篩網過濾兩遍后即得到所述的鋰離子電池正極漿料。
[0014]本發明的有益效果在于:本發明在正極材料合漿過程中加入環酸酐類添加劑或環酸酐的衍生酸酐類添加劑，調節漿料PH值，有效解決正極材料合漿時漿料的凝膠問題；同時，利用合漿過程實現添加劑對正極材料的均勻包覆，從而進一步實現正極材料在充放電過程中的原位包覆，降低正極材料的表面活性，抑制電解液的氧化分解，解決正極材料與電解液的匹配問題。所以，本發明通過將添加劑在電極合漿過程中，不僅可以改善漿料的穩定性，同時也可以改善電極材料與電解液的界面穩定性。
[0015]【具體實施方式】:
下面結合實施例對本發明進行進一步說明，但并不將本發明局限于這些【具體實施方式】。本領域技術人員應該認識到，本發明涵蓋了權利要求書范圍內所可能包含的所有備選方案、改進方案和等效方案。
[0016]實施例1
利用除濕機控制合漿和涂布環境的大氣濕度為50%rh，將I kg 丁二酸酐一次性加入到150 kg N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，在高速合漿機中常溫攪拌0.5小時至丁二酸酐完全溶解，再停機加入粘結劑PVDF(HSV900) (7.8 kg)，控制溫度在56°C，自轉為1800轉/分鐘條件下高速攪拌4小時至粘結劑完全溶解，隨后真空消泡I小時制得含添加劑丁二酸酐的膠液。然后向膠液中加入Super P (6.9 kg)，KS_6(0.8 kg)，自轉500轉/分鐘條件下攪拌0.5小時，然后1500轉/分鐘條件下攪拌I小時，再分2次加入LiNia JoaiciAlaci5O2S元材料(160kg)，每次加入后均以500轉/分鐘的轉速攪拌30分鐘，隨后，