一種高安全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漿料及其制備方法，尤其是涉及一種高安全鋰離子電池的正極漿料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]眾所周知，自1991年SONY公司推出以LiCoO2為正極，碳為負極的商業化鋰二次電池以來，因其高比能量，長循環壽命、無記憶效應、寬工作溫度范圍等優點而發展迅速，在便攜式電子設備特別是移動電話、攝像機和手提電腦等方面顯示出廣闊的應用前景，并逐步向大功率系統如電動汽車，國防工業，高效蓄能系統及衛星等領域拓展。
[0003]然而，近年來關于鋰離子電池引發的火災甚至爆炸的報道己屢見不鮮，鋰離子電池的安全問題引起人們普遍的關注。當鋰離子電池發生誤用或濫用時，在一定條件下引發熱失控，會引起不安全事故。特別對于動力電池系統的電池組，若各單體處于非均衡狀態，則對某一特定單體電池，無異處于濫用狀態，該單體電池的不安全可能引起整個電池組的不安全，因此對電池體系的安全性研究已成為當前鋰離子電池領域的研究熱點。
[0004]正極漿料的組成和制備方法，顯著影響鋰離子電池的安全性能和一致性。傳統正極漿料由正極活性物質、粘結劑、導電劑、溶劑組成，制備方法為低粘度濕法攪拌，一般是將粘結劑加入溶劑中攪拌配成母液，然后再將導電劑和正極活性物質按順序分幾次加入母液中，攪拌后獲得正極漿料。這種正極漿料的組成和制備方法顯然不能滿足鋰離子電池安全性能和一致性的需求。
[0005]因此，需要增加高安全性能的正極添加劑，尋找一種更加有效的漿料制備方法，滿足鋰離子電池安全性能的要求。
【發明內容】
[0006]針對現有技術中的缺陷，本發明旨在提供一種高安全性鋰離子電池的正極漿料及其制備方法。本發明通過以下方案實現:
[0007]—種高安全鋰離子電池正極漿料，包含正極活性物質、粘結劑、導電劑和正極添加劑，各物質比例為:正極活性物質:80?99份，粘結劑:0.2?10份，導電劑:0.5?5份，碳酸鋰:0.3?10份；正極添加劑為碳酸鋰，粘接劑為丙烯酸-丙烯腈共聚物和聚偏氟乙烯(SPPVDF)的一種或兩種;正極活性物質為鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰中的一種或多種。
[0008]實驗發現，當漿料的固含量為60%?80%，粘度為3000?6000mPa.s時，漿料更適于提高涂布工序的質量水平。
[0009]丙烯酸和丙烯腈共聚物的分子量為90萬?300萬時，漿料的粘度性能較為符合涂布工序的要求。
[0010]導電劑可采用現有鋰離子電池正極常用的導電劑，包括導電石墨、導電炭黑、碳納米管、碳纖維中的一種或多種。
[0011]另一方面，本發明提供的高安全鋰離子電池正極漿料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟，
[0012](I)正極活性物質:80?99份，粘結劑:0.2?10份，導電劑:0.5?5份，碳酸鋰:0.3?10份，按比例稱取經篩分后的活性物質、粘結劑、導電劑和碳酸鋰，加入到攪拌裝置中攪拌10?60min，攪拌軸轉速為100?500rpm，攪拌容器的轉速為20?50rpm自轉；
[0013](2)向攪拌裝置中加入溶劑攪拌10?60min，攪拌軸的轉速為400?1500rpm，攪拌容器的轉速為20?50rpm，重復該步驟2?4次，且攪拌軸轉速和攪拌容器的轉速均依次升高;本步驟中加入溶劑的總量為所需溶劑總量的50%?70% ;
[0014](3)再向攪拌裝置中加入所需溶劑總量的20%?40%的溶劑后，攪拌10?60min，攪拌軸的轉速為1500?1800rpm攪拌容器的轉速為20?50rpm且大于第(2)步中攪拌容器的最大轉速；
[0015](4)加入剩余的溶劑攪拌至漿料的粘度值達到標準值，攪拌軸的轉速為18 O O?2000rpm，攪拌容器的轉速為20?50rpm且大于第(3)步中攪拌容器的轉速。
[0016]漿料粘度的標準值為3000?6000mPa.s，即達到該標準范圍內的值后，第(4)步可停止攪拌。
[0017]所使用的溶劑為N-甲基吡咯烷酮(S卩NMP)。
[0018]與現在技術相比，本發明有以下的優點:
[0019]1.本發明在使用三元材料作為正極活性物質正極漿料體系中添加分析純的碳酸鋰，由于碳酸鋰會與電池內部的殘留的堿、水分發生反應，減少內部產氣，降低堿性，提高電池安全性能，
[0020]2.本發明在正極漿料中添加高分子量的丙烯酸-丙烯腈共聚物，能降低PVDF的用量，甚至可以不加PVDF、完全取代PVDF，能顯著提高極片的粘附性能，降低鋰離子電池的內阻，由于不含氟，安全性能較好；
[0021]3.因為高分子量的丙烯酸-丙烯腈共聚物或PVDF不易分散，不選用干法攪拌工藝，但本發明采用改進后的干法高粘度攪拌工藝，不但可以顯著縮短漿料攪拌時間，提高生產效率，還能增強漿料分散效果，提高漿料的質量，增加鋰離子電池的安全性能。
【具體實施方式】
[0022]下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。本領域技術人員應該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發明，不應視為對本發明的具體限制。
[0023]實施例1
[0024](I)稱取46.5kg鈷酸鋰、46.5kg鎳鈷鋁酸鋰、Ikg聚偏氟乙烯PVDF、1.5kg導電炭黑SP、0.5kg導電石墨KS-6、3kg碳酸鋰、0.5kg丙稀酸-丙稀腈的共聚物(分子量為130萬)，分別過篩后混合，加入攪拌裝置中攪拌30miη，攪拌軸的轉速為10rpm，攪拌容器的轉速為20rpm；
[0025](2)加入67%的N-甲基吡咯烷酮NMP，設置攪拌軸的轉速為400rpm，攪拌容器的轉速為30rpm，攪拌20min后刮料;改變攪拌軸的轉速為1000印111，攪拌容器的轉速為40印111，再次攪拌20min后刮料;改變攪拌軸的轉速為1500rpm，攪拌容器的轉速為50rpm，第三次攪拌20min后刮料；
[0026](3)加入25%的N-甲基吡咯烷酮NMP，設置攪拌軸的轉速為1800rpm，攪拌容器的轉速為50rpm，攪拌30min后刮料；
[0027](4)加入剩余的8%的N-甲基吡咯烷酮NMP，設置攪拌軸的轉速為2000rpm，攪拌容器的轉速為50rpm