一种聚合物锂离子电池正极浆料及聚合物锂离子电池的制作方法

本发明涉及聚合物锂离子电池技术领域，具体涉及一种聚合物锂离子电池正极浆料及聚合物锂离子电池。

背景技术：

聚合物锂离子电池具有能量密度高、安全性能好、可薄形化及形状可定制等优点，而越来越多的应用于电子产品中。目前聚合物锂离子电池正极浆料普遍采用的是油性工艺，以NMP为溶剂，使用分散设备将正极料和一定比例的导电剂及粘结剂均匀的分散。正极浆料的配比和分散的效果直接影响到电芯的能量密度、循环寿命、倍率和存储等性能，所以合适的正极浆料对聚合物电芯至关重要。现有的正极浆料工艺很难提高正极的活性物质含量，且大型分散设备无法将导电剂很好的均匀分散，导致聚合物锂离子电池电芯有极化增大、低容及循环寿命衰减较快等。

技术实现要素：

本申请提供一种活性物质分散效果好、电芯极化小及循环寿命高的一种聚合物锂离子电池正极浆料及聚合物锂离子电池。

根据第一方面，一种实施例中提供一种聚合物锂离子电池正极浆料，其包括正极活性物质、导电剂、粘结剂、溶剂和分散剂，其比例为正极活性物质：导电剂：粘结剂：分散剂：溶剂=100:(0.6~1.3):(1.0~1.4):(0.02~0.2):(12~40)。

进一步地，正极活性物质为钴酸锂或镍钴锰酸锂中一种或两种的混合物。

进一步地，导电剂为导电炭黑、乙炔黑以及碳纳米管中一种或几种的混合物。

进一步地，粘结剂为聚偏氟乙烯。

进一步地，溶剂为N-甲基吡咯烷酮。

进一步地，分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。

根据第二方面，一种实施例中提供一种聚合物锂离子电池，其包括上述的聚合物锂离子电池正极浆料。

依据上述实施例的一种聚合物锂离子电池正极浆料及聚合物锂离子电池，由于正极浆料中混合有分散剂，且分散剂按特定比例配制，使得聚合物锂离子电池的正极活性物质和导电剂得到充分分散，降低了电芯极化，并且提高了循环使用寿命。

附图说明

图1为本发明一种实施例中聚合物锂离子电池的容量保持率和恢复率的示意图；

图2为本发明一种实施例中聚合物锂离子电池的内阻变化率的示意图；

图3为本发明另一种实施例中聚合物锂离子电池正极活性物质克容量的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

在本发明实施例提供的一种聚合物锂离子电池正极浆料，其包括正极活性物质、导电剂、粘结剂、溶剂和分散剂，其比例为正极活性物质：导电剂：粘结剂：分散剂：溶剂=100:(0.6~1.3):(1.0~1.4):(0.02~0.2):(12~40)。

其中正极活性物质为钴酸锂或镍钴锰酸锂中一种或两种的混合物，导电剂为导电炭黑、乙炔黑以及碳纳米管中一种或几种的混合物，粘结剂为聚偏氟乙烯，溶剂为N-甲基吡咯烷酮，分散剂为改性的聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮通过分子结构的改变或插入其他分子结构实现改性，改性后的聚乙烯吡咯烷酮分散效果更好。

本实施例提供的一种聚合物锂离子电池正极浆料，由于正极浆料中混合有分散剂，且分散剂按特定比例配制，使得聚合物锂离子电池电芯容量基本不变的情况下，提高了活性物质的分散效果，降低了电芯极化，并且提高了循环使用寿命。

实施例二：

本实施例提供了一种聚合物锂离子电池，聚合物锂离子电池包括上述实施例的聚合物锂离子电池正极浆料，其中正极浆料在现有技术的基础上增加了分散剂。聚合物锂离子电池的制作及测试过程如下：

S101、正极浆料制备；

正极浆料由正极活性物质、导电剂、粘结剂、溶剂和分散剂按一定的比例放入匀浆机中进行搅拌混合而成，其中比例为正极活性物质：导电剂：粘结剂：分散剂：溶剂=100:(0.7~1.3):(1.3~1.4):(0.02~0.06):(12~40)。

S102、负极浆料制备；

负极浆料由负极活性物质、导电剂、增稠剂、粘结剂和溶剂按一定的比例放入匀浆机中进行搅拌混合而成。

S103、电芯的制作；

将正负极浆料按涂布、碾压、分切、卷绕、注液封口、陈化和预充等工序制作电芯。

S104、电芯的分容；

制作好的电芯以0.2C和0.5C的电流进行分容，得到聚合物电芯的容量发挥结果。

S105、高温存储；

将满电电芯在60℃的烘箱中放置7天。

S106、测试。

测试聚合物电芯的电压、内阻、容量保持率和容量恢复率等，同时进行倍率、高低温、循环等电性能测试。

如图1所示，纵坐标为电芯的容量保持率和恢复率，横坐标中1为高温存储前，无分散剂的电芯A和有分散剂的电芯B的容量保持率和恢复率，横坐标中2为电芯在60℃的烘箱中放置7天后，无分散剂的电芯A和有分散剂的电芯B的容量保持率和恢复率。由图可知电芯在60℃的烘箱中放置7天后，有分散剂的电芯其容量恢复优于未加入分散剂的电芯。

如图2所示，纵坐标为电芯的内阻变化率，A表示在7天存储过程中无分散剂的电芯的内阻变化率，B表示在7天存储过程中有分散剂的电芯的内阻变化率，可知有分散剂制成的电芯的内阻变化率明显低于无分散剂的内阻变化率。

综上所述，本实施例提供的聚合物电池的正极浆料按特定比例加入分散剂后正极活性物质和导电剂得到充分分散，使得电芯的容量恢复和内阻变化率得到显著改善。

实施例三：

本实施例在上述实施例二的基础上降低导电剂和粘结剂使用量，提高分散剂的使用量。

聚合物锂离子电池的制作及测试过程如下：

S201、正极浆料制备；

正极浆料由正极活性物质、导电剂、粘结剂、溶剂和分散剂按一定的比例放入匀浆机中进行搅拌混合而成，其中比例为正极活性物质：导电剂：粘结剂：分散剂：溶剂=100:(0.6~0.7):(1.0~1.3):(0.06~0.2):(12~40)。

S202、负极浆料制备；

负极浆料由负极活性物质、导电剂、增稠剂、粘结剂和溶剂按一定的比例放入匀浆机中进行搅拌混合而成。

S203、电芯的制作；

将正负极浆料按涂布、碾压、分切、卷绕、注液封口、陈化和预充等工序制作电芯。

S204、电芯的分容；

制作好的电芯以0.2C和0.5C的电流进行分容，得到聚合物电芯的容量发挥结果。

S205、高温存储；

将满电电芯在60℃的烘箱中放置7天。

S206、测试。

测试聚合物电芯的电压、内阻、容量保持率和容量恢复率等，同时进行倍率、高低温、循环等电性能测试。

如图3所示，纵坐标为正极活性物质克容量（mAh/g），其中A表示无分散剂的电芯的正极活性物质克容量（mAh/g），均值为166.864mAh/g；B表示有分散剂且导电剂和粘结剂使用量降低的正极活性物质克容量（mAh/g），均值为166.631mAh/g。正极浆料未加分散剂和加入分散剂后并减少导电剂用量后正极克容量发挥的对比图，当加入分散剂后减少导电剂和粘结剂的量，对电芯的容量发挥影响不大。而电芯其他性能参数与上述实施例二一致。因导电剂和粘结剂的成本较高，故本实施例在满足同样电芯效果的情况下，节约了成本。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。