CN108400340A - 一种锂离子电池正极、其制备方法及锂离子电池 - Google Patents

一种锂离子电池正极、其制备方法及锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN108400340A
CN108400340A CN201810185180.3A CN201810185180A CN108400340A CN 108400340 A CN108400340 A CN 108400340A CN 201810185180 A CN201810185180 A CN 201810185180A CN 108400340 A CN108400340 A CN 108400340A
Authority
CN
China
Prior art keywords
locust bean
bean gum
lithium ion
active material
ion cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810185180.3A
Other languages
English (en)
Inventor
薛战勇
杜强
陈志金
田爽
刘兆平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Original Assignee
Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS filed Critical Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Priority to CN201810185180.3A priority Critical patent/CN108400340A/zh
Publication of CN108400340A publication Critical patent/CN108400340A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/665—Composites
    • H01M4/667—Composites in the form of layers, e.g. coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

本发明提供了一种锂离子电池正极，包括铝箔和涂覆在所述铝箔表面的活性物质层；所述活性物质层由正极活性物质、水系粘结剂和导电剂制成；所述水系粘结剂为槐豆胶和/或槐豆胶衍生物。本发明的针对正极材料选用槐豆胶作为水系粘结剂，在保持基本性能的基础上，改善正极材料循环稳定性以及电压降，降低电池生产的投资成本，而且因为其溶剂是水，减少了因正极配料使用NMP有机溶剂造成的环境污染及对身体的危害。实验结果表明，使用槐豆胶作为正极材料粘结剂的锂离子电池在充放电循环100圈后，放电比容量仍高达239.2mA·h/g，电压降仅为0.303V，表现出良好的循环稳定性。

Description

一种锂离子电池正极、其制备方法及锂离子电池
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池正极、其制备方法及锂离子电池。
背景技术
锂离子电池因能量密度大、功率密度高、循环寿命长和环境友好等优点成为电动汽车的首选动力电源之一。目前，商品化锂离子电池正极材料，如LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4、Li-CoxNiyMn1-x-yO2等，实际放电比容量一般小于200mAh/g，放电中值电压为3.4～3.8V(vs.Li/Li+)。已有的商品化动力锂离子电池组的比能量通常小于170Wh/kg，与纯电动汽车动力电池的要求仍相去甚远。富锂氧化物xLi2MnO3·(1-x)LiMO2(M为Ni、Mn、Co等)是已报道的比容量最高的锂离子电池正极材料，比容量可达250～300mAh/g，工作电压约为3.7V。虽然富锂氧化物材料的比容量可达250mAh/g以上，但是这类材料目前仍存在容量和电压衰减快等问题，限制了材料的实际应用。其原因主要是富锂锰基材料充放电过程中发生了从层状向尖晶石状的不可逆相变。
目前针对富锂材料在充放电循环过程中的容量衰减以及电压降问题，大多数方法都是对材料进行改性，如用Al、Ti、Mo、Ru、Cr等对富锂材料中的过渡金属离子进行替代，来改善循环稳定性以及电压稳定性；用TiO2、Al2O3、AlF3、MnO2等金属氧化物或氟化物对富锂材料进行包覆，这些方法能够提高电极电解液界面反应的稳定性，从而改善材料的循环稳定性；此外还有对材料进行高温热处理、提高材料中镍元素含量等方法来改善其循环稳定性和电压降问题。虽然这些方法能从一定程度上缓解上述问题，但是仍然没有达到较为理想的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂离子电池正极、其制备方法及锂离子电池，本发明中的锂离子电池正极循环过程中的容量衰减和电压衰减较小。
本发明提供一种锂离子电池正极，包括铝箔和涂覆在所述铝箔表面的活性物质层；
所述活性物质层由正极活性物质、水系粘结剂和导电剂制成；
所述水系粘结剂为槐豆胶和/或槐豆胶衍生物。
优选的，所述槐豆胶的相对分子质量为1×105～3×106。
优选的，所述槐豆胶衍生物为四硼酸钠交联改性槐豆胶、重铬酸钠交联改性槐豆胶、氯乙酸羧甲基化槐豆胶、环氧乙烷羟乙基化槐豆胶、环氧丙烷羟丙基化槐豆胶中的一种或几种。
优选的，所述正极活性物质为LiMn2O4、LiFePO4、LiCoO2、LiNi0.5Mn1.5O4、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2、Li(NiCoMn)O2和如式I所示材料中的一种或几种；
Li[LitNixCoyMnz]O2式I；
其中：t+x+y+z≤1。
优选的，所述导电剂为石墨、乙炔黑、Super P、Super S、石墨烯、碳纤维、碳纳米管和科琴黑中的一种或几种。
优选的，所述正极活性物质、导电剂和粘结剂的质量比为(70～100)：(1～15)：(1～15)。
本发明提供一种锂离子电池正极的制备方法，包括以下步骤：
将正极活性物质、水系粘结剂水溶液和导电剂混合，得到活性物质浆料；
将活性物质浆料经真空脱泡后涂覆在铝箔表面，真空干燥，经辊压、分切后，得到锂离子电池正极；
所述水系粘结剂为槐豆胶和/或槐豆胶衍生物。
优选的，所述水系粘结剂水溶液的质量浓度为1～5％。
优选的，所述真空干燥的温度为50～100℃；
所述真空干燥的时间为8～15小时。
本发明提供一种锂离子电池，包括上文所述的锂离子电池正极。
粘结剂是锂离子电池电极中的非活性成分，主要在活性物质、导电剂、集流体之间起到连接作用，使它们之间具有整体性，减少电极阻抗。同时使极片具有良好的机械性能和加工性能，可以满足实际生产的需要。此外，有些种类的粘结剂还可以在电池循环过程中起到提高循环稳定性以及抑制电压降的作用，对电池性能的发挥起到非常重要的作用。
国内锂离子电池正极浆料体系基本采用油系体系，即采用有机溶剂NMP(N-甲基吡咯烷酮)作为溶剂。使用油系体系有很多缺点：NMP本身有一定的毒性，对生产员工的身体不利且不利于环保；与水系相比NMP价格较高且不易回收，使生产成本大大增加；NMP沸点高后续烘烤极片时烤箱温度设置相对较高，增加了耗能提高了生产成本；配料、涂布环境对湿度要求较高，配料涂布车间需要安装相应的除湿设备，增加了设备投资。基于以上要求，本发明的针对正极材料选用槐豆胶作为水系粘结剂，在保持基本性能的基础上，降低正极材料在循环过程中的容量衰减以及电压衰减，降低电池生产的投资成本，而且因为其溶剂是水，减少了因正极配料使用NMP有机溶剂造成的环境污染及对身体的危害。
具体的，本发明提供了一种锂离子电池正极，包括铝箔和涂覆在所述铝箔表面的活性物质层；所述活性物质层由正极活性物质、水系粘结剂和导电剂制成；所述水系粘结剂为槐豆胶和/或槐豆胶衍生物。实验结果表明，使用槐豆胶作为富锂锰基正极材料粘结剂的锂离子电池在充放电循环100圈后，放电比容量仍高达239.2mA·h/g，电压降仅为0.303V，表现出良好的循环稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1和比较例1～2中锂离子电池的充放电循环容量曲线；
图2为本发明实施例1和比较例1～2中锂离子电池的充放电循环电压曲线。
具体实施方式
本发明提供了一种锂离子电池正极，包括铝箔和涂覆在所述铝箔表面的活性物质层；
所述活性物质层由正极活性物质、水系粘结剂和导电剂制成；
所述水系粘结剂为槐豆胶和/或槐豆胶衍生物。
在本发明中，所述铝箔为集流体，本发明对铝箔的厚度和来源没有特殊的限制。
所述活性物质层的厚度优选为10～80μm，更优选为20～70μm，最优选为30～60μm。所述活性物质层优选由活性物质浆料制成，所述活性物质浆料优选包括正极活性物质、水系粘结剂和导电剂；
所述正极活性物质优选为LiMn2O4、LiFePO4、LiCoO2、LiNi0.5Mn1.5O4、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2、Li(NiCoMn)O2和如式I所示材料中的一种或几种；
Li[LitNixCoyMnz]O2式I；
其中，t+x+y+z≤1。
具体的，所述富锂锰基正极材料可以是Li[Li0.144Ni0.136Co0.136Mn0.544]O2。
所述水系粘结剂为槐豆胶和/或槐豆胶衍生物，所述槐豆胶是由半乳糖和甘露糖单元通过配糖键结合起来的一种大分子多糖聚合物，相对分子质量为1×105～3×106。槐豆胶衍生物为四硼酸钠交联改性槐豆胶、重铬酸钠交联改性槐豆胶、氯乙酸羧甲基化槐豆胶、环氧乙烷羟乙基化槐豆胶、环氧丙烷羟丙基化槐豆胶中的一种或几种。
所述导电剂优选为石墨、乙炔黑、Super P、Super S、石墨烯、碳纤维、碳纳米管和科琴黑中的一种或几种；其中，石墨的型号优选为KS-6、KS-15、SFG-6和SFG-15中的一种或几种。
所述正极活性物质、导电剂和粘结剂的质量比优选为(70～100)：(1～15)：(1～15)，更优选为(80～90)：(5～10)：(5～10)。
本发明还提供了一种锂离子电池正极的制备方法，包括以下步骤：
将正极活性物质、水系粘结剂水溶液和导电剂混合，得到活性物质浆料；
将活性物质浆料经真空脱泡后涂覆在铝箔表面，真空干燥，经辊压、分切后，得到锂离子电池正极；
所述水系粘结剂为槐豆胶和/或槐豆胶衍生物。
在本发明中，所述正极活性物质、水系粘结剂和导电剂的种类、用量与上文中正极活性物质、水系粘结剂和导电剂的种类、用量一致，在此不再赘述。
所述水系粘结剂水溶液的质量浓度优选为1～5％，更优选为2～4％，最优选为2.5～3％。
所述真空干燥的温度优选为50～100℃，更优选为60～90℃，最优选为70～80℃；所述真空干燥的时间优选为8～15小时，更优选为9～13小时，最优选为10～12小时。
本发明还提供了一种锂离子电池，包括上文所述的锂离子电池正极。本发明对锂离子电池中其他的部件没有特殊的要求，采用本领域中常用的锂离子电池的配件即可。以2025扣式电池为例，可以以锂片为负极，使用本发明以槐豆胶为粘结剂的正极，制备扣式半电池。
本发明提供了一种锂离子电池正极，包括铝箔和涂覆在所述铝箔表面的活性物质层；所述活性物质层由正极活性物质、水系粘结剂和导电剂制成；所述水系粘结剂为槐豆胶和/或槐豆胶衍生物。实验结果表明，使用槐豆胶作为富锂锰基正极材料粘结剂的锂离子电池在充放电循环100圈后，放电比容量仍高达239.2mA·h/g，电压降仅为0.303V，表现出良好的循环稳定性。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种锂离子电池正极、其制备方法及锂离子电池进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
按照富锂锰基正极Li[Li0.144Ni0.136Co0.136Mn0.544]O2、Super P和槐豆胶质量比为90：5：5进行配制活性物质浆料，且槐豆胶水溶液的质量浓度为2.5％。将所配制活性物质浆料经真空脱泡后均匀涂覆在Al箔上，在80℃下真空干燥12h，经辊压、分切后，得到锂离子电池正极。将干燥的极片移到手套箱中，以锂片作为负极，组装2025扣式电池。
在25℃测试温度、电压范围为2.0～4.8V，将制作好电池先静置6h，前三圈0.1C(25mA/g)活化，之后0.2C(50mA/g)电流密度下循环。测试结果如图1所示。图1为本发明中以槐豆胶为粘结剂的正极极片，锂片为负极制备的纽扣半电池在室温下的充放电循环曲线。由图1可以看出，使用槐豆胶作为富锂锰基正极材料粘结剂的锂离子电池在充放电循环100圈后，放电比容量仍高达239.2mA·h/g，电压降仅为0.303V，表现出良好的循环稳定性。
实施例2
本实施例中，锂离子电池正极材料粘结剂采用槐豆胶，分子量为1×105～3×106，使用该粘结剂的锂离子电池正极包括集流体铝箔以及涂覆在该集流体铝箔表面的活性物质层，该活性物质层包括活性物质富锂锰基正极材料Li[Li0.144Ni0.136Co0.136Mn0.544]O2、导电剂Super P和粘结剂槐豆胶，该锂离子电池正极的制备方法包括以下步骤：
按照富锂锰基正极材料Li[Li0.144Ni0.136Co0.136Mn0.544]O2、Super P和槐豆胶质量比为80:10:10进行配制活性物质浆料，且槐豆胶水溶液的质量浓度为4％。将所配制活性物质浆料经真空脱泡后均匀涂覆在Al箔上，在80，下真空干燥12h，经辊压、分切后，得到锂离子电池正极。将干燥的极片移到手套箱中，以锂片作为负极，组装2025扣式电池。在25℃测试温度、电压范围为2.0～4.8V、0.1C(25mA/g)充放电电流密度下，测试富锂锰基正极材料的充放电循环性能及电压降。在充放电循环100圈后，放电比容量仍高达232.6mA·h/g，电压降仅为0.324V。表明使用槐豆胶作为Li[Li0.144Ni0.136Co0.136Mn0.544]O2正极材料粘结剂的锂离子电池表现出良好的循环稳定性和较小的电压降。
实施例3
本实施例中，锂离子电池正极材料粘结剂采用槐豆胶，分子量为1×105～3×106，使用该粘结剂的锂离子电池正极包括集流体铝箔以及涂覆在该集流体铝箔表面的活性物质层，该活性物质层包括活性物质锰酸锂正极材料(LiMn2O4)、导电剂KS-6和粘结剂槐豆胶，该锂离子电池正极的制备方法包括以下步骤：
按照锰酸锂正极材料(LiMn2O4)、KS-6和槐豆胶质量比为90:5:5进行配制活性物质浆料，且槐豆胶水溶液的质量浓度为2％。将所配制活性物质浆料经真空脱泡后均匀涂覆在Al箔上，在90℃下真空干燥12h，经辊压、分切后，得到锂离子电池正极。将干燥的极片移到手套箱中，以锂片作为负极，组装2025扣式电池。在25℃测试温度、电压范围为3.0～4.4V、10C充1C放电条件下，测试LiMn2O4正极材料的充放电循环性能。使用槐豆胶作为LiMn2O4正极材料粘结剂的锂离子电池在充放电循环300圈后，容量保持率为92％，电压降仅为0.336V。表现出良好的循环稳定性和较小的电压降。此外，本实施例中的粘结剂以水作为溶剂，大大减少有机溶剂的使用，进而减少了对环境和人体的危害。
实施例4
本实施例中，锂离子电池正极材料粘结剂采用槐豆胶，分子量1×105～3×106，使用该粘结剂的锂离子电池正极包括集流体铝箔以及涂覆在该集流体铝箔表面的活性物质层，该活性物质层包括活性物质LiNi0.8Co0.15Al0.05O2(NCA)正极材料、导电剂Super P和粘结剂槐豆胶，该锂离子电池正极的制备方法包括以下步骤：
按照LiNi0.8Co0.15Al0.05O2(NCA)正极材料、Super P和槐豆胶质量比为80:10:10进行配制活性物质浆料，且槐豆胶水溶液的质量浓度为3％。将所配制活性物质浆料经真空脱泡后均匀涂覆在Al箔上，在110℃下真空干燥12h，经辊压、分切后，得到锂离子电池正极。将干燥的极片移到手套箱中，以锂片作为负极，组装2025扣式电池。在25℃测试温度、电压范围为3.0～4.4V、1C充放电电流密度下，测试NCA正极材料的充放电循环和电压降性能。使用槐豆胶作为NCA正极材料粘结剂的锂离子电池在充放电循环100圈后，容量保持率为97％，电压降仅为0.306V，表现出良好的循环稳定性和较小的电压降。此外，本实施例中的粘结剂以水作为溶剂，大大减少有机溶剂的使用，进而减少了对环境和人体的危害。
实施例5
本实施例中，锂离子电池正极材料粘结剂采用槐豆胶，分子量为1×105～3×106，使用该粘结剂的锂离子电池正极包括集流体铝箔以及涂覆在该集流体铝箔表面的活性物质层，该活性物质层包括活性物质三元材料NCM523、导电剂Super P和粘结剂槐豆胶，该锂离子电池正极的制备方法包括以下步骤：
按照三元材料NCM523、Super P和槐豆胶质量比为80:10:10进行配制活性物质浆料，且槐豆胶水溶液的质量浓度为4％。将所配制活性物质浆料经真空脱泡后均匀涂覆在Al箔上，在80℃下真空干燥12h，经辊压、分切后，得到锂离子电池正极。将干燥的极片移到手套箱中，以锂片作为负极，组装2025扣式电池。在25℃测试温度、电压范围为3.0～4.4V、1C充1C放电条件下，测试NCM523正极材料的充放电循环性能。使用槐豆胶作为NCM523正极材料粘结剂的锂离子电池在充放电循环300圈后，容量保持率为87％，电压降仅为0402V，表现出良好的循环稳定性和较小的电压降。此外，本实施例中的粘结剂以水作为溶剂，大大减少有机溶剂的使用，进而减少了对环境和人体的危害。
实施例6
本实施例中，锂离子电池正极材料粘结剂采用槐豆胶，分子量为1×105～3×106，使用该粘结剂的锂离子电池正极包括集流体铝箔以及涂覆在该集流体铝箔表面的活性物质层，该活性物质层包括活性物质尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4正极材料、导电剂Super P和粘结剂槐豆胶，该锂离子电池正极的制备方法包括以下步骤：
按照尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4正极材料、Super P和槐豆胶质量比为90:5:5进行配制活性物质浆料，且槐豆胶水溶液的质量浓度为2.5％。将所配制活性物质浆料经真空脱泡后均匀涂覆在Al箔上，在100℃下真空干燥12h，经辊压、分切后，得到锂离子电池正极。将干燥的极片移到手套箱中，以锂片作为负极，组装2025扣式电池。在25℃测试温度、电压范围为3.0～4.4V、1C充放电电流密度下，测试本发明实施例9制备得到的LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的充放电循环性能。使用槐豆胶作为LiNi0.5Mn1.5O4正极材料粘结剂的锂离子电池在充放电循环100圈后，容量保持率为97％，电压降仅为0.336V，表现出良好的循环稳定性和较小的电压降。此外，本实施例中的粘结剂以水作为溶剂，大大减少有机溶剂的使用，进而减少了对环境和人体的危害。
实施例7
本实施例中，锂离子电池正极材料粘结剂采用四硼酸钠交联改性槐豆胶，使用该粘结剂的锂离子电池正极包括集流体铝箔以及涂覆在该集流体铝箔表面的活性物质层，该活性物质层包括活性物质富锂锰基正极材料Li[Li0.144Ni0.136Co0.136Mn0.544]O2、导电剂SuperP和粘结剂四硼酸钠交联改性槐豆胶，该锂离子电池正极的制备方法包括以下步骤：
按照富锂锰基正极材料Li[Li0.144Ni0.136Co0.136Mn0.544]O2、Super P和四硼酸钠交联改性槐豆胶质量比为80:10:10进行配制活性物质浆料，且四硼酸钠交联改性槐豆胶水溶液的质量浓度为3％。将所配制活性物质浆料经真空脱泡后均匀涂覆在Al箔上，在80，下真空干燥12h，经辊压、分切后，得到锂离子电池正极。将干燥的极片移到手套箱中，以锂片作为负极，组装2025扣式电池。在25℃测试温度、电压范围为2.0～4.8V、0.1C(30mA/g)充放电电流密度下，测试本发明制备得到的富锂锰基正极材料的充放电循环性能。在充放电循环50圈后，放电比容量仍高达233.7mA·h/g，表明使用四硼酸钠交联改性槐豆胶作为粘结剂的锂离子电池表现出良好的循环稳定性。
实施例8
本实施例中，锂离子电池正极材料粘结剂采用重铬酸钠交联改性槐豆胶，使用该粘结剂的锂离子电池正极包括集流体铝箔以及涂覆在该集流体铝箔表面的活性物质层，该活性物质层包括活性物质三元材料NCM523、导电剂Super P和粘结剂重铬酸钠交联改性槐豆胶，该锂离子电池正极的制备方法包括以下步骤：
按照三元材料NCM523、Super P和重铬酸钠交联改性槐豆胶质量比为90:5:5进行配制活性物质浆料，且重铬酸钠交联改性槐豆胶水溶液的质量浓度为4％。将所配制活性物质浆料经真空脱泡后均匀涂覆在Al箔上，在80℃下真空干燥12h，经辊压、分切后，得到锂离子电池正极。将干燥的极片移到手套箱中，以锂片作为负极，组装2025扣式电池。在25℃测试温度、电压范围为2.8～4.2V、10C充1C放电条件下，测试本发明制备得到的NCM523正极材料的充放电循环性能。在充放电循环300圈后，容量保持率为80％，表明使用重铬酸钠交联改性槐豆胶作为NCM523正极材料粘结剂的锂离子电池表现出良好的循环稳定性。此外，本实施例中的粘结剂以水作为溶剂，大大减少有机溶剂的使用，进而减少了对环境和人体的危害。
实施例9
本实施例中，锂离子电池正极材料粘结剂采用氯乙酸羧甲基化槐豆胶，使用该粘结剂的锂离子电池正极包括集流体铝箔以及涂覆在该集流体铝箔表面的活性物质层，该活性物质层包括活性物质尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4正极材料、导电剂Super P和粘结剂氯乙酸羧甲基化槐豆胶，该锂离子电池正极的制备方法包括以下步骤：
按照尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4正极材料、Super P和氯乙酸羧甲基化槐豆胶质量比为90:5:5进行配制活性物质浆料，且氯乙酸羧甲基化槐豆胶水溶液的质量浓度为3.5％。将所配制活性物质浆料经真空脱泡后均匀涂覆在Al箔上，在100℃下真空干燥12h，经辊压、分切后，得到锂离子电池正极。将干燥的极片移到手套箱中，以锂片作为负极，组装2025扣式电池。在25℃测试温度、电压范围为3.5～5.0V、1C充放电电流密度下，测试本发明制备得到的尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的充放电循环性能。在充放电循环100圈后，容量保持率为95％，表明使用氯乙酸羧甲基化槐豆胶作为粘结剂的锂离子电池表现出良好的循环稳定性。此外，本实施例中的粘结剂以水作为溶剂，大大减少有机溶剂的使用，进而减少了对环境和人体的危害。
实施例10
本实施例中，锂离子电池正极材料粘结剂采用环氧乙烷羟乙基化槐豆胶，使用该粘结剂的锂离子电池正极包括集流体铝箔以及涂覆在该集流体铝箔表面的活性物质层，该活性物质层包括活性物质锰酸锂正极材料(LiMn2O4)、导电剂KS-6和粘结剂环氧乙烷羟乙基化槐豆胶，该锂离子电池正极的制备方法包括以下步骤：
按照锰酸锂正极材料(LiMn2O4)、KS-6和环氧乙烷羟乙基化槐豆胶质量比为80:10:10进行配制活性物质浆料，且环氧乙烷羟乙基化槐豆胶水溶液的质量浓度为4％。将所配制活性物质浆料经真空脱泡后均匀涂覆在Al箔上，在90℃下真空干燥12h，经辊压、分切后，得到锂离子电池正极。将干燥的极片移到手套箱中，以锂片作为负极，组装2025扣式电池。在25℃测试温度、电压范围为3.0～4.4V、10C充1C放电条件下，测试本发明制备得到的LiMn2O4正极材料的充放电循环性能。在充放电循环300圈后，容量保持率为90％，表明使用环氧乙烷羟乙基化槐豆胶作为LiMn2O4正极材料粘结剂的锂离子电池表现出良好的循环稳定性。此外，本实施例中的粘结剂以水作为溶剂，大大减少有机溶剂的使用，进而减少了对环境和人体的危害。
实施例11
本实施例中，锂离子电池正极材料粘结剂采用环氧丙烷羟丙基化槐豆胶，使用该粘结剂的锂离子电池正极包括集流体铝箔以及涂覆在该集流体铝箔表面的活性物质层，该活性物质层包括活性物质LiFePO4正极材料、导电剂Super P和粘结剂环氧丙烷羟丙基化槐豆胶，该锂离子电池正极的制备方法包括以下步骤：
按照LiFePO4正极材料、Super P和环氧丙烷羟丙基化槐豆胶质量比为80:10:10进行配制活性物质浆料，且环氧丙烷羟丙基化槐豆胶水溶液的质量浓度为5％。将所配制活性物质浆料经真空脱泡后均匀涂覆在Al箔上，在100℃下真空干燥12h，经辊压、分切后，得到锂离子电池正极。将干燥的极片移到手套箱中，以锂片作为负极，组装2025扣式电池。在25℃测试温度、电压范围为2.5～4.2V、2C充10C放电条件下，测试本发明制备得到的LiFePO4正极材料的充放电循环性能。在充放电循环400圈后，容量保持率为82％，表明使用环氧丙烷羟丙基化槐豆胶作为LiFePO4正极材料粘结剂的锂离子电池表现出良好的循环稳定性。此外，本实施例中的粘结剂以水作为溶剂，大大减少有机溶剂的使用，进而减少了对环境和人体的危害。
比较例1
按照实施例1中的方法制备正极，并组装得到锂离子电池，不同的是，将实施例1中的粘结剂槐豆胶替换为油系粘结剂PVDF，溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)，且PVDF溶液的质量浓度为2.5％。
比较例2
按照实施例1中的方法制备正极，并组装得到锂离子电池，不同的是，将实施例1中的粘结剂槐豆胶替换为水系粘结剂羧基甲基纤维素CMC，溶剂为去离子水，且CMC溶液的质量浓度为2.5％。
对本发明实施例1和比较例1～2中的锂离子电池按照实施例1中的方法分别测试其循环性能，结果如图1～2所示，具体的数据如表1～2所示，
表1本发明实施例1和比较例1～2中锂离子电池的循环容量及循环保持率
表2本发明实施例1和比较例1～2中锂离子电池的电压降
由图1～2和表1～2可知，本发明采用槐豆胶为粘结剂的锂离子电池在循环过程中的容量衰减和电压衰减性能上都优于PVDF和CMC为粘结剂的锂离子电池。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种锂离子电池正极，包括铝箔和涂覆在所述铝箔表面的活性物质层；
所述活性物质层由正极活性物质、水系粘结剂和导电剂制成；
所述水系粘结剂为槐豆胶和/或槐豆胶衍生物。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极，其特征在于，所述槐豆胶的相对分子质量为1×105～3×106。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池正极，其特征在于，所述槐豆胶衍生物为四硼酸钠交联改性槐豆胶、重铬酸钠交联改性槐豆胶、氯乙酸羧甲基化槐豆胶、环氧乙烷羟乙基化槐豆胶、环氧丙烷羟丙基化槐豆胶中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池正极，其特征在于，所述正极活性物质为LiMn2O4、LiFePO4、LiCoO2、LiNi0.5Mn1.5O4、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2、Li(NiCoMn)O2和如式I所示材料中的一种或几种；
Li[LitNixCoyMnz]O2式I；
其中，t+x+y+z≤1。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池正极，其特征在于，所述导电剂为石墨、乙炔黑、Super P、Super S、石墨烯、碳纤维、碳纳米管和科琴黑中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池正极，其特征在于，所述正极活性物质、导电剂和粘结剂的质量比为(70～100)：(1～15)：(1～15)。
7.一种锂离子电池正极的制备方法，包括以下步骤：
将正极活性物质、水系粘结剂水溶液和导电剂混合，得到活性物质浆料；
将活性物质浆料经真空脱泡后涂覆在铝箔表面，真空干燥，经辊压、分切后，得到锂离子电池正极；
所述水系粘结剂为槐豆胶和/或槐豆胶衍生物。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述水系粘结剂水溶液的质量浓度为1～5％。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述真空干燥的温度为50～100℃；
所述真空干燥的时间为8～15小时。
10.一种锂离子电池，包括权利要求1～6任意一项所述的锂离子电池正极或权利要求7～9任意一项所述的制备方法制得的锂离子电池正极。
CN201810185180.3A 2018-04-03 2018-04-03 一种锂离子电池正极、其制备方法及锂离子电池 Pending CN108400340A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810185180.3A CN108400340A (zh) 2018-04-03 2018-04-03 一种锂离子电池正极、其制备方法及锂离子电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810185180.3A CN108400340A (zh) 2018-04-03 2018-04-03 一种锂离子电池正极、其制备方法及锂离子电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108400340A true CN108400340A (zh) 2018-08-14

Family

ID=63091507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810185180.3A Pending CN108400340A (zh) 2018-04-03 2018-04-03 一种锂离子电池正极、其制备方法及锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108400340A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109411806A (zh) * 2018-12-11 2019-03-01 广东永邦新能源股份有限公司 一种低温锂离子电池及其制备方法
CN111769282A (zh) * 2020-06-22 2020-10-13 上海交通大学 一种水系粘结剂在镁硫电池中的应用方法
CN114171736A (zh) * 2021-11-23 2022-03-11 电盈(广东)能源科技有限公司 一种水性锰酸锂正极浆料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106532055A (zh) * 2016-12-02 2017-03-22 宁波富理电池材料科技有限公司 一种锂离子电池粘结剂以及一种锂离子电池
WO2017214896A1 (en) * 2016-06-15 2017-12-21 Robert Bosch Gmbh Anode composition, method for preparing anode and lithium ion battery
CN107710468A (zh) * 2015-06-24 2018-02-16 日本瑞翁株式会社 电化学元件电极用组合物、电化学元件用电极及电化学元件、以及电化学元件电极用组合物的制造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107710468A (zh) * 2015-06-24 2018-02-16 日本瑞翁株式会社 电化学元件电极用组合物、电化学元件用电极及电化学元件、以及电化学元件电极用组合物的制造方法
WO2017214896A1 (en) * 2016-06-15 2017-12-21 Robert Bosch Gmbh Anode composition, method for preparing anode and lithium ion battery
CN106532055A (zh) * 2016-12-02 2017-03-22 宁波富理电池材料科技有限公司 一种锂离子电池粘结剂以及一种锂离子电池

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109411806A (zh) * 2018-12-11 2019-03-01 广东永邦新能源股份有限公司 一种低温锂离子电池及其制备方法
CN111769282A (zh) * 2020-06-22 2020-10-13 上海交通大学 一种水系粘结剂在镁硫电池中的应用方法
CN111769282B (zh) * 2020-06-22 2021-10-22 上海交通大学 一种水系粘结剂在镁硫电池中的应用方法
CN114171736A (zh) * 2021-11-23 2022-03-11 电盈(广东)能源科技有限公司 一种水性锰酸锂正极浆料及其制备方法
CN114171736B (zh) * 2021-11-23 2023-08-22 电盈(广东)能源科技有限公司 一种水性锰酸锂正极浆料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105449186B (zh) 一种二次电池及其制备方法
EP2630686B1 (en) Cathode material and lithium ion battery therefrom
CN108054431A (zh) 一种适用于快充体系的电解液及包含该电解液的锂离子圆柱电池
CN105845928A (zh) 一种锂离子动力电池及其制备方法
CN108777294B (zh) 一种由纳米片组成的碳支持的多孔球形MoN及其作为负极材料在锂电池中的应用
CN103151528A (zh) 一种掺铝氧化锌包覆锂离子电池正极材料的制备方法
CN102324513A (zh) 一种锂镍锰氧复合正极材料及其制备方法
CN108199011B (zh) 一种钛酸锂负极材料的制备方法
CN103928668B (zh) 一种锂离子电池及其正极材料的制备方法
CN109309227A (zh) 锂离子电池及其正极活性材料
CN109687028A (zh) 一种高能量密度锂离子电池及其制作方法
CN106532055A (zh) 一种锂离子电池粘结剂以及一种锂离子电池
CN108987752A (zh) 正极片及其制备方法以及锂离子电池
WO2018059180A1 (zh) 一种高功率高能量化学电源及其制备方法
JP2014096238A (ja) 蓄電デバイス用正極の製造方法、及び正極
CN108649186B (zh) 一种富含富锂锰基的复合正极片的制备方法及其应用
CN108155381A (zh) 适用于启停电源的锂电池负极材料、锂离子电池及其制备方法
CN105932259A (zh) 一种镍钴锰酸锂正极材料的表面处理方法
CN108400340A (zh) 一种锂离子电池正极、其制备方法及锂离子电池
CN109599524A (zh) 离子选择性复合隔膜及其制备方法和应用
CN109659538B (zh) 基于多巴胺和磷酸锂包覆的富锂锰基氧化物材料的制备及其产品和应用
CN108695487A (zh) 正极片及储能装置
CN105489882A (zh) 正极极片及其制备方法、锂离子电池
CN109755530A (zh) 一种高压钴酸锂正极材料的钛钡双金属氧化物表面包覆方法
CN109599550A (zh) 一种全固态锂离子电池的制作工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180814