本发明属于锂离子电池领域,具体涉及一种补锂粘结剂及补锂正极浆料及其制备方法和锂离子电池。
背景技术:
1、锂离子电池在首次充电中,由于负极表面sei膜的形成,造成不可避免的活性锂损失,导致电池的容量下降。补锂技术的应用可以弥补活性锂损失,负极补锂技术由于金属锂的使用与生产环境、常规溶剂、粘结剂以及热处理过程等不兼容,使得负极的补锂之路荆棘丛生,而通过在正极中添加补锂添加剂的正极补锂路线胜在安全性高,与现有电池生产工艺兼容性好等优势备受关注。但是正极补锂剂表面残余碱较高,对制浆工艺提出巨大挑战。而在正极匀浆过程中,普遍采用pvdf(聚偏二氟乙烯)粘结剂,pvdf在碱基的高ph环境下,高分子主链容易脱hf生成双键,同时浆料中存在的水分或者溶剂中的胺进攻双键,形成交联,导致浆料凝胶化。凝胶的浆料会导致后续涂布困难,从而严重影响降低了生产能力,恶化电池性能。
2、cn115548341a公开了一种抗凝胶补锂正极浆料及补锂正极极片的制备方法,包括正极活性材料、导电剂、粘结剂组合物和补锂添加剂,粘结剂组合物由第一分子量的聚合物与第二分子量的聚合物组成,第一分子量大于第二分子量,质量比为4~9.5:6~0.5。本发明通过不同分子量双组分正极粘结剂的使用,在保证高粘接力的同时,降低了整体浆料的粘度,改善了流动性能。碱源来自补锂材料缓释,分布不均匀,良好的流动性可以缓解局部碱浓度过高的问题,降低脱氟反应动力学,进而降低了交联度。同时高、低分子量分子互穿的空间分布降低了高分子量分子之间的反应的概率,降低了交联网络分子量增速,推迟了凝胶点的到来,改善了补锂浆料均匀性和极片的质量。
3、cn114203990a一种正极补锂浆料及其制备方法、正极片以及锂离子电池,包括以下制备步骤:步骤s1、量取一定量溶剂,将部分溶剂和抗凝胶粘结剂混合,搅拌分散得到胶液;步骤s2、将胶液、复合导电剂混合,搅拌分散得到导电胶;步骤s3、称取一定量正极活性材料,将部分正极活性材料加入导电胶搅拌,加入剩余正极活性材料、正极补锂添加剂和剩余溶剂,真空搅拌得到正极补锂浆料。本发明的一种正极补锂浆料的制备方法,具有优良的电子迁移率和抗凝胶性,制备工艺简单高效,生产效率高。本专利中加入抗凝胶粘结剂(大金型号为vw770的改性偏氟乙烯粘结剂),一方面增加了材料的成本,另一方面粘结剂中仍然具有氟元素,无法避免凝胶的出现。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术中的缺点,提供一种补锂粘结剂及补锂正极浆料及其制备方法和锂离子电池。
2、为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
3、一种补锂粘结剂,包括聚偏二氟乙烯pvdf以及聚丙烯类化合物;所述的聚丙烯类化合物为聚丙烯腈pan或者聚丙烯酸paa。
4、所述的偏二氟乙烯以及聚丙烯类化合物的质量比为1-3:2-4。
5、所述的偏二氟乙烯以及聚丙烯类化合物的质量比为2:3。
6、本发明还包括一种补锂正极浆料,包括正极活性物质、补锂剂、以及导电剂、所述的补锂粘结剂以及分散剂;各组分质量比为92.8-98.0:1-5:0.5-3:0.5-5.0:0-0.2。优选的,各组分质量比为93.6:2.9:1.5:1.8:0.2。
7、所述的导电剂包括第一导电剂以及第二导电剂;二者的质量比为0.5-2:1-5;优选的,二者的比例为1:2。
8、正极活性物质为磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、三元镍钴锰酸锂、三元镍钴铝酸锂、钴酸锂中的至少一种;
9、优选的,补锂剂为li2nio2或li5feo4的至少一种;
10、优选的,第一导电剂为碳纳米管、碳纤维、石墨烯中的至少一种;
11、优选的,第二导电剂浆料为导电炭黑、乙炔黑、科琴黑中的至少一种。
12、本发明还包括一种所述的补锂正极浆料的制备方法,包括下述步骤:
13、第一步、补锂粘结剂与部分溶剂充分搅拌,得到胶液;
14、第二步、将第一导电剂、第二导电剂和第一步制备的胶液充分搅拌,得到导电胶;
15、第三步、称取部分正极活性物质加入到第二步得到的导电胶中,充分搅拌分散均匀;
16、第四步、称取剩余正极活性物质和补锂剂、溶剂,搅拌得到补锂正极浆料;
17、优选的,第三步中部分正极活性物质的质量为正极活性物质总质量的50%。
18、本发明还包括一种正极片,包括正极集流体以及涂覆在所述的正极集流体上的所述的补锂正极浆料。
19、本发明还包括一种锂离子电池,包括所述的正极片。
20、与现有技术相比,本发明的有益效果是:
21、本申请的技术方案在正极的补锂粘结剂中引入部分不含氟的胶液,能够显著改善浆料的凝胶现象,提高浆料的流动性,但是不含氟胶液制备正极片较脆,无法全部替换而保留的一部分含氟pvdf胶液可保证极片的柔韧性,降低阻抗。因此在补锂浆料中不含氟胶液里引入部分含氟胶液,一方面减轻了凝胶的现象,另一方面极片的柔韧性得到保障。
1.一种补锂粘结剂,其特征在于,包括聚偏二氟乙烯pvdf以及聚丙烯类化合物;所述的聚丙烯类化合物为聚丙烯腈pan或者聚丙烯酸paa。
2.根据权利要求1所述的补锂粘结剂,其特征在于,所述的偏二氟乙烯以及聚丙烯类化合物的质量比为1-3:2-4。
3.根据权利要求1所述的补锂粘结剂,其特征在于,所述的偏二氟乙烯以及聚丙烯类化合物的质量比为2:3。
4.一种补锂正极浆料,其特征在于,包括正极活性物质、补锂剂、以及导电剂、权利要求1-3任一项所述的补锂粘结剂以及分散剂;各组分质量比为92.8-98.0:1-5:0.5-3:0.5-5.0:0-0.2。
5.根据权利要求4补锂正极浆料,其特征在于,包括正极活性物质、补锂剂、以及导电剂、补锂粘结剂以及分散剂;各组分质量比为93.6:2.9:1.5:1.8:0.2。
6.根据权利要求4所述的补锂正极浆料,其特征在于,所述的导电剂包括第一导电剂以及第二导电剂;二者的质量比为0.5-2:1-5;优选的,二者的比例为1:2。
7.据权利要求5所述的补锂正极浆料,其特征在于,正极活性物质为磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、三元镍钴锰酸锂、三元镍钴铝酸锂、钴酸锂中的至少一种;
8.一种权利要求4-7任一项所述的补锂正极浆料的制备方法,其特征在于,包括下述步骤:
9.一种正极片,其特征在于,包括正极集流体以及涂覆在所述的正极集流体上的权利要求4-7任一项所述的补锂正极浆料。
10.一种锂离子电池,其特征在于,包括权利要求9所述的正极片。