CN111900338A - 一种高功率厚电极的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高功率厚电极的制备方法，将正极活性物质镍钴锰酸锂LiNixCoyMn1‑x‑ yO2、导电剂、粘结剂和溶剂及热升华材料按重量比90‑98：1‑3：1‑5：50‑90：1‑5均匀混合成浆料，将浆料均匀涂覆在铝箔集流体上，然后烘干、烘烤、碾压处理后即获得高功率厚电极。本发明所述的高功率厚电极的制备方法，高功率电芯的能量密度提升的同时保证了极片的孔隙率、极片活性材料的电性能不降低，同时成本并未增加。

Description

一种高功率厚电极的制备方法
技术领域
本发明属于锂离子正极材料技术领域，尤其是涉及一种高功率厚电极的制备方法。
背景技术
锂离子电池是近十多年来迅猛发展起来的一种高能电池，由于其具有高电压、高比能、循环周期长、环境污染小等优势，目前已经成为我国新能源产业发展的一个重点方向。而正极材料是锂离子电池的重要组成部分，也是锂离子电池中成本比例最高的部分。
目前三元材料由于具有较高的比能量密度可以带来较长的续航里程，在新能源汽车商业化应用中得到广泛关注。并且随着电芯制造成本的不断下降，三元材料动力电池应用于PHEV和HEV比例不断上升，逐步侵占铅酸电池的应用市场。随着替代进程的不断加快，电池制造厂商对于PHEV电池的容量能有了更高的要求，目前的PHEV电芯设计已经渐渐不能满足电池制造商对其功率性能上的需求。
目前主流的PHEV能量密度提升解决方案是使用高容量正极材料来替代现有正极材料，但是随着镍含量的增加电池寿命和安全性也在降低，同时成本也在会升高。另一种是通过提高正极片的涂覆厚度的方式，但是随着厚度的提升极片离子导电率快速降低，只能通过造孔剂提升极片孔隙率。但是目前使用的造孔剂原理是通过固体材料在一定温度下分解成为气体的方式进行造孔，使用的造孔剂分解物多为氨类或气态有机酸类物质，该类物质对环境影响大，需添加大量环保设施且部分分解产物对电芯有腐蚀性，产生副反应降低电芯原本性能。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种高功率厚电极的制备方法，高功率电芯的能量密度提升的同时保证了极片的孔隙率、极片活性材料的电性能不降低，同时成本并未增加。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种高功率厚电极的制备方法，将正极活性物质镍钴锰酸锂LiNixCoyMn1-x-yO2、导电剂、粘结剂和溶剂及热升华材料按重量比90-98：1-3：1-5：50-90：1-5均匀混合成浆料，将浆料均匀涂覆在铝箔集流体上，然后烘干、烘烤、碾压处理后即获得高功率厚电极，其中0＜x＜1，0＜y＜1，0＜x+y＜1。
进一步的，热升华材料为羟乙基砜硫酸酯类材料KN-B、KN-R、KN-2B中的一种或几种混合。
进一步的，粘结剂为PVDF。
进一步的，溶剂为NMP。
进一步的，浆料在集流体上的涂覆厚度为240-600um。
进一步的，烘干温度为100-120℃，烘干时间为2-6h。
进一步的，烘烤温度为140-170℃，烘烤时间为0.5-1h。
相对于现有技术，本发明所述的高功率厚电极的制备方法具有以下优势：
克服现有技术的不足，通过使用热升华材料作为造孔剂的方式提高PHEV电芯正极电极涂覆厚度的方法来提升电芯的能量密度，热升华材料可以在常温下与电极活性物质及粘结剂、导电剂共同匀浆，涂覆在集流体上，在一定的温度下热升华材料可以物理变化升华为气体，从而从已涂覆极片上脱离，实现造孔，同时由于未发生化学反应不会降低电芯原有性能，升华后的材料可以通过收集装置进行回收，冷却后恢复固相状态，可以进行多次重复利用，这样既没有传统造孔剂的化学变化过程，降低了化学分解产物氨类物质或有机酸对电极活性材料(碱性)的腐蚀；最大限度的控制了制作成本的增加，也不需要环保设备的大量投入，可以高功率电芯的能量密度提升的同时保证了极片的孔隙率、极片活性材料的电性能不降低，同时成本并未增加。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例来详细说明本发明。
实施例1：
将正极活性物质镍钴锰酸锂(LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)、导电剂、粘结剂PVDF和溶剂NMP及KN-B按重量比90：3：4：90：5均匀混合，将浆料均匀涂覆在铝箔集流体上，涂覆厚度约600um，在120℃下烘干6h，之后在170℃下烘烤0.5h。碾压处理后即获得涂层厚度约为489um。
经实验测得：电导率0.55S/cm，孔隙率21.93％。与未使用本专利方法的200um极片性能基本相同。
实施例2：
将正极活性物质镍钴锰酸锂(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2)、导电剂、粘结剂PVDF和溶剂NMP及KN-R材料按重量比98：1：1：50：2均匀混合，将浆料均匀涂覆在铝箔集流体上，涂覆厚度约500um，然后110℃下烘干6h，之后在150℃下烘烤1h。碾压处理后即获得涂层厚度约为420um。
经实验测得：电导率0.85S/cm，孔隙率19.95％。
一般来讲随着涂层厚度的提升极片离子导电率快速降低，但是通过本发明的方法制得的电极的电导率和孔隙率与未使用本专利方法的200um极片性能基本相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高功率厚电极的制备方法，其特征在于：将正极活性物质镍钴锰酸锂LiNixCoyMn1-x-yO2、导电剂、粘结剂和溶剂及热升华材料按重量比90-98：1-3：1-5：50-90：1-5均匀混合成浆料，将浆料均匀涂覆在铝箔集流体上，然后烘干、烘烤、碾压处理后即获得高功率厚电极，其中0＜x＜1，0＜y＜1，0＜x+y＜1。
2.根据权利要求1所述的高功率厚电极的制备方法，其特征在于：热升华材料为羟乙基砜硫酸酯类材料KN-B、KN-R、KN-2B中的一种或几种混合。
3.根据权利要求1所述的高功率厚电极的制备方法，其特征在于：粘结剂为PVDF。
4.根据权利要求1所述的高功率厚电极的制备方法，其特征在于：溶剂为NMP。
5.根据权利要求1所述的高功率厚电极的制备方法，其特征在于：浆料在集流体上的涂覆厚度为240-600um。
6.根据权利要求1所述的高功率厚电极的制备方法，其特征在于：烘干温度为100-120℃，烘干时间为2-6h。
7.根据权利要求1所述的高功率厚电极的制备方法，其特征在于：烘烤温度为140-170℃，烘烤时间为0.5-1h。
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