CN1780032A - 一种锂离子电池氧化锰锂复合正极的制备方法 - Google Patents

一种锂离子电池氧化锰锂复合正极的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于锂离子电池材料技术领域。锂离子电池氧化锰锂复合正极的制备方法，①将氧化锰锂和碳粉1、碳粉2用过筛后混合搅拌，放到真空干燥箱中加热烘干，然后将真空干燥箱抽成真空，继续烘干，冷却至室温，成为复合正极材料粉末；②将所述比例的胶粘剂缓慢加入到所述比例的有机溶剂中，加料的同时进行搅拌，加料完成后继续搅拌制成胶粘剂溶液；③将制备好的复合正极材料粉末置入胶粘剂溶液中搅拌，然后再在真空度为－0.08～－0.1MPa状态下搅拌，制成的浆状混合物，涂在集流板上，即为锂离子电池氧化锰锂复合正极。本发明使制成的电池材料不易脱落，制成的电池电性能好。适合用于各种型号锂离子电池正极材料。

Description

一种锂离子电池氧化锰锂复合正极的制备方法
技术领域
本发明属于锂离子电池材料技术领域，特别是涉及一种锂离子电池氧化锰锂复合正极的制备方法。
背景技术
目前公开的锂离子电池正极用氧化锰锂材料，由于其价格低，已被广泛研制，但由于其容量低、粘接性差，需要在该材料中加入导电剂和粘接剂，以提高电池容量和粘接性能。现有工艺是向氧化锰锂粉末中加入一种型号的碳粉作为导电剂，该导电剂加入量较大，造成电极中活性物氧化锰锂含量减少，降低了电池的容量，而且现有技术制作的电极在加工过程容易断裂，不易成形，并且材料容易脱落，影响电池的放电性能。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在的问题，提供了一种制备出的电极易成型、不易断裂，并且材料不易脱落，可提高电池容量和改善电池放电性能的锂离子电池氧化锰锂复合正极的制备方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种锂离子电池氧化锰锂复合正极的制备方法，将重量比为40～45％的氧化锰锂与2～5％的一种型号碳粉1；1～4％的另一种型号碳粉2；3～8％的胶粘剂；40～45％的有机溶剂混合，其特点是采用下列步骤：
①将所述比例的氧化锰锂和所述比例的碳粉1、碳粉2用振筛机过筛后投入混粉机中混合搅拌，然后将混好的粉末放到真空干燥箱中加热烘干，然后将真空干燥箱抽成真空，继续烘干，冷却至室温，成为复合正极材料粉末；
②在相对湿度≤3％的环境下，将所述比例的胶粘剂缓慢加入到所述比例的有机溶剂中，加料的同时进行搅拌，加料完成后继续搅拌制成胶粘剂溶液；
③将制备好的复合正极材料粉末置入胶粘剂溶液在搅拌机中搅拌，然后再在真空度为-0.08～-0.1Mpa状态下搅拌，制成的浆状混合物，涂在集流板上，即为锂离子电池氧化锰锂复合正极。
本发明还可以采用如下技术措施来实现：
锂离子电池氧化锰锂复合正极的制备方法，其特点是所述一种型号碳粉1的型号为KS-15、另一种型号碳粉2的型号为SS。
锂离子电池氧化锰锂复合正极的制备方法，其特点是所述胶粘剂为聚偏氟乙烯。
锂离子电池氧化锰锂复合正极的制备方法，其特点是所述有机溶剂为N甲基吡咯烷酮。
锂离子电池氧化锰锂复合正极的制备方法，其特点是将所述比例的氧化锰锂和所述比例的碳粉1、碳粉2振筛至200目；所述搅拌时间为15～20分钟；所述真空干燥箱中加热烘干温度为100℃～102℃，烘干时间为7小时；所述真空干燥箱抽成真空的真空度保持在-0.08～-0.1Mpa，在此真空度下继续烘干时间为1小时。
锂离子电池氧化锰锂复合正极的制备方法，其特点是所述胶粘剂加入到所述有机溶剂中的速度为0.5克/秒，所述加料完成后继续搅拌的时间为30分钟。
锂离子电池氧化锰锂复合正极的制备方法，其特点是所述制备好的复合正极材料粉末置入胶粘剂溶液搅拌时间为90分钟，在真空度为-0.08～-0.1Mpa状态下的搅拌时间为30分钟。
本发明具有的优点和积极效果是：通过在氧化锰锂材料中加入适量型号为KS-15的碳粉1和型号为SS的碳粉2，并经过过筛混合、搅拌、烘干、将烘箱抽成真空、自然冷却等过程，再加入胶粘剂溶液在真空度为-0.08～-0.1Mpa状态下搅拌，最终制备出电极上的材料不易脱落、提高电池性能的锂离子电池氧化锰锂复合正极。
附图说明
图1为本发明实施例1的电池常温60A放电曲线图；
图2为本发明实施例1的电池低温-20℃，20A放电曲线图；
图3为本发明实施例1的电池高温+60℃，20A放电曲线图；
图4为本发明实施例1的电池短路曲线图；
图5为本发明实施例1的电池过充电曲线图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
实施例1：
将重量比为45％的氧化锰锂与型号为KS-15的4％碳粉1、型号为SS 1～2％的碳粉2与4％的聚偏氟乙烯、45％的N甲基吡咯烷酮充分混合制成浆状混合物，碾压至集流板上，其工艺过程如下：
①先将氧化锰锂与所述两种碳粉用200目振筛机过筛后按所述比例投入混粉机中混合，搅拌时间为15～20分钟。然后将混好的粉末放到真空干燥箱中加热烘干，烘干温度为100℃～102℃，烘干时间为7小时，然后将烘箱抽成真空，真空度保持在-0.08～-0.1Mpa，在此真空度下继续烘干1小时后自然冷却至室温。
②在相对湿度≤3％的环境下，将聚偏氟乙烯按照0.5克/秒的速度缓慢加入到N甲基吡咯烷酮中，加料的同时进行搅拌，加料完成后继续搅拌30分钟制成胶粘剂溶液，溶液固含量为5～10％。
③将制备好的粉末与胶粘剂溶液在搅拌机中搅拌90分钟，然后再在真空度为-0.08～-0.1Mpa状态下搅拌30分钟，制成浆状混合物。
④将混合物涂布于20微米厚铝箔的两面，在温度条件135℃～140℃下烘干后制成电极，电极再经过碾压厚度为180～185微米、裁分宽度为285毫米和与集流条间的焊接后作为电池正极。
上述实施例1制作的电极制成电池的性能表征曲线见图1-5所示，图1：电池在常温25℃±2℃环境下，电池以60A放电，在电压由峰值4.2V下降至3V，电池所放出的容量为60Ah；图2：电池在低温-20℃±2℃环境下，搁置16h后，以20A放电，电压由4.2V降至3.0V过程中所放出的容量为56Ah；图3：电池在高温+60℃±2℃环境下，搁置5h后，以20A放电，电压由4.2V降至3.0V过程中所放出的容量为58Ah；图4：电池在满电状态下，将电池正、负极短路状态下，即导电电阻小于50毫欧过程中的电压、电流及温度变化情况，电压由4.2V降至0V，平均电流在400A以上，最大电流为550A，温度最高不超过100℃，电池安全可靠；图5：对已处于满电状态的电池以20A充电，直至使电池失效为止，该图曲线表示了在此过程中电压和温度的变化情况，结果电池不起火、不***，安全可靠。
为能进一步说明本发明的优点，给出了本发明与现有技术工艺制作的电池进行对比：
  放电条件   性能指标   现有工艺制作的正极   本发明做作的正极
  常温   电池容量   50Ah   60Ah
  -20℃   电池容量   42.5Ah   56Ah
  +60℃   电池容量   46.5Ah   58Ah
  短路   平均电流   350A   400A
  最高温度   100℃   100℃
  过充电   峰值电压   6V   12V
  最高温度   330℃   330℃
从性能指标对照表中可以看出，本发明较现有技术制作的电极在各种环境温度下的放电容量均有较大提高，而且在短路和过充电过程中，当电池最高温度相同情况下，电池承受短路和过充电的能力都有提高。

Claims (7)

1.一种锂离子电池氧化锰锂复合正极的制备方法，将重量比为40～45％的氧化锰锂与2～5％的一种型号碳粉1；1～4％的另一种型号碳粉2；3～8％的胶粘剂；40～45％的有机溶剂混合，其特征在于采用下列步骤：
①将所述比例的氧化锰锂和所述比例的碳粉1、碳粉2用振筛机过筛后投入混粉机中混合搅拌，然后将混好的粉末放到真空干燥箱中加热烘干，然后将真空干燥箱抽成真空，继续烘干，冷却至室温，成为复合正极材料粉末；
②在相对湿度≤3％的环境下，将所述比例的胶粘剂缓慢加入到所述比例的有机溶剂中，加料的同时进行搅拌，加料完成后继续搅拌制成胶粘剂溶液；
③将制备好的复合正极材料粉末置入胶粘剂溶液在搅拌机中搅拌，然后再在真空度为-0.08～-0.1Mpa状态下搅拌，制成的浆状混合物，涂在集流板上，即为锂离子电池氧化锰锂复合正极。
2.根据权利要求1所述锂离子电池氧化锰锂复合正极的制备方法，其特征在于：所述一种型号碳粉1的型号为KS-15、另一种型号碳粉2的型号为SS。
3.根据权利要求1所述锂离子电池氧化锰锂复合正极的制备方法，其特征在于：所述胶粘剂为聚偏氟乙烯。
4.根据权利要求1所述锂离子电池氧化锰锂复合正极的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为N甲基吡咯烷酮。
5.根据权利要求1或2所述锂离子电池氧化锰锂复合正极的制备方法，其特征在于：将所述比例的氧化锰锂和所述比例的碳粉1、碳粉2振筛至200目；所述搅拌时间为15～20分钟；所述真空干燥箱中加热烘干温度为100℃～102℃，烘干时间为7小时；所述真空干燥箱抽成真空的真空度保持在-0.08～-0.1Mpa，在此真空度下继续烘干时间为1小时。
6.根据权利要求5所述锂离子电池氧化锰锂复合正极的制备方法，其特征在于：所述胶粘剂加入到所述有机溶剂中的速度为0.5克/秒，所述加料完成后继续搅拌的时间为30分钟。
7.根据权利要求6所述锂离子电池氧化锰锂复合正极的制备方法，其特征在于：所述制备好的复合正极材料粉末置入胶粘剂溶液搅拌时间为90分钟，在真空度为-0.08～-0.1Mpa状态下的搅拌时间为30分钟。
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US11105861B2 (en) * 2017-11-17 2021-08-31 Lg Chem, Ltd. Device and method for estimating battery resistance

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