正极片及制备方法、应用、评估正极浆料可加工性的方法与流程

本发明涉及电池，具体的，涉及正极片及其制备方法、应用、评估正极浆料可加工性的方法。

背景技术：

1、目前国内大多数锂离子电池生产厂家的正极浆料大同小异，主要由活性物质(磷酸铁锂粉体)、导电剂、胶黏剂和溶剂组成。但是配制的正极浆料是否可用，即采用该正极浆料制备的正极片是否可用于作为锂离子电池的正极片，并无法直接判断，需要将正极浆料制备成正极片后组装得到锂离子电池，通过测试锂离子电池的性能是否满足要求，方可判断正极片是否可用。上述判断过程较长且繁琐，不利于提高生产效率。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种正极片，该正极片的电池性能较佳。

2、在本发明的一方面，本发明提供了一种正极片，根据本发明的实施例，将所述正极片经破碎、溶剂重新分散后得到再分散浆料，所述再分散浆料的初始运动粘度为4000mpa·s～6000mpa·s，所述再分散浆料的凝胶时间大于等于2.5小时，其中，所述正极片在再分散过程中满足以下条件至少之一：分散时间为1.5～2.5小时；分散环境湿度小于等于10％rh。上述的再分散浆料的初始运动粘度较低，也可以进一步说明用于制备正极片的正极浆料的初始运动粘度也较低，在保证电池容量的前提下，可以有助于提高再分散浆料以及用于制备该正极片的正极浆料的固含量，减少溶剂的使用，尤其溶剂为nmp时，nmp为有毒的耐腐蚀液体，长期接触容易引发职业病伤害，在本发明中可以减少nmp的使用量，进而可以进一步的提高工作人员的安全性；由于正极片端更靠近电池成品端，浆料制成正极片后，可能由于放置时间、放置环境等影响，极片的性能参数发生变化，本发明通过在极片端测试粘度(即测试再分散浆料的粘度)，并控制再分散浆料的凝胶时间、分散时间、分散时的环境湿度等影响因素，从而在电池充放电过程中，可以更接近正极片的工作性能状态，比如锂离子传输速率较快，活性物质的反应位点充足等良好性能，从而保证锂离子电池具有较高的电池容量和优异的循环性能。若是再分散浆料的粘度太高时，那么对应的制备该正极片的正极浆料的粘度偏高，如此虽然再分散浆料以及正极浆料稳定性较好，但是其流动性差，对铝箔的流平表现以及浸润效果都不好，不利于涂布工序的进行，容易出现极片外观的异常。再分散浆料粘度太低时，那么对应的制备该正极片的正极浆料的粘度偏低，再分散浆料以及正极浆料虽然流动性较好，但是再分散浆料以及正极浆料储存性能差容易沉降，分散性也比较一般，同时再分散浆料以及正极浆料粘度过低，也会造成涂布烘干困难形成的湿片，以及涂层龟裂、浆料颗粒团聚、面密度一致性不好等问题；进一步的，再分散浆料具有较长的凝胶时间，那么对应的制备该正极片的正极浆料的凝胶时间也相对较长，再分散浆料以及正极浆料不易短时间内发生凝胶，可以有充足的时间将正极浆料制备成正极片，且在制备成正极片的过程中，正极浆料的粘度不会增大过度，影响正极片的性能。而且，上述再分散浆料的初始运动粘度和凝胶时间相互影响，即相互协同又相互挟制，在再分散浆料同时满足上述初始运动粘度和凝胶时间的要求时，才可以表明该正极片可以用于作为锂离子电池的正极片，并可以有助于提升锂离子电池的整体电池性能。

3、根据本发明的实施例，所述正极片包括活性物质、导电剂、胶黏剂、分散剂。

4、根据本发明的实施例，所述活性物质、所述导电剂和所述胶黏剂的质量比为96-99：0.1-2：1-3。

5、根据本发明的实施例，正极片还满足以下条件至少之一：所述分散剂的用量为所述正极片总质量的0.05％-1％；所述导电剂与所述分散剂的质量比为1～3。

6、根据本发明的实施例，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。

7、在本发明的另一方面，本发明提供了一种制备前面所述的正极片的方法。根据本发明的实施例，制备前面所述的正极片的方法包括：提供正极浆料，所述正极浆料的初始运动粘度为3000mpa·s～6000mpa·s，所述正极浆料的凝胶时间大于等于3小时；将所述正极浆料涂布在基材上，并烘干，得到所述正极片。上述的正极浆料的初始运动粘度较低，在保证电池容量的前提下，可以有助于提高正极浆料的固含量，减少溶剂的使用，尤其溶剂为nmp时，nmp为有毒的耐腐蚀液体，长期接触容易引发职业病伤害，在本发明中可以减少nmp的使用量，进而可以进一步的提高工作人员的安全性。若是正极浆料的粘度偏高，如此虽然正极浆料稳定性较好，但是其流动性差，对铝箔的流平表现以及浸润效果都不好，不利于涂布工序的进行，容易出现极片外观的异常。若正极浆料的粘度偏低，正极浆料虽然流动性较好，但是正极浆料储存性能差容易沉降，分散性也比较一般，同时正极浆料粘度过低，也会造成涂布烘干困难形成的湿片，以及涂层龟裂、浆料颗粒团聚、面密度一致性不好等问题；进一步的，正极浆料具有较长的凝胶时间，正极浆料不易短时间内发生凝胶，可以有充足的时间将正极浆料制备成正极片，且在制备成正极片的过程中，正极浆料的粘度不会增大过度，影响正极片的性能。而且，上述正极浆料的初始运动粘度和凝胶时间相互影响，即相互协同又相互挟制，在正极浆料同时满足上述初始运动粘度和凝胶时间的要求时，才可以表明该正极片可以用于作为锂离子电池的正极片，并可以有助于提升锂离子电池的整体电池性能。

8、根据本发明的实施例，制备所述正极浆料的方法包括：分别称取适量的活性物质、导电剂、胶黏剂和分散剂；量取一部分溶剂，向所述溶剂中加入所述胶黏剂和所述分散剂，并分散均匀，得到分散液；向所述分散液加入所述活性物质、所述导电剂和所述溶剂，分散均匀，得到所述正极浆料。

9、根据本发明的实施例，所述正极浆料的固含量为55％-70％。

10、在本发明的又一方面，本发明提供了一种评估前面所述的正极浆料可加工性的方法，根据本发明的实施例，评估前面所述的正极浆料可加工性的方法包括：将所述正极浆料制备成正极片，然后再将所述正极片经破碎、溶剂重新分散后得到再分散浆料；测试所述再分散浆料的初始运动粘度是否在预定范围内，若是，则继续；若不是，则调节所述再分散浆料的初始运动粘度；测试所述再分散浆料的凝胶时间是否大于等于预定时间，若是，则所述正极浆料可用于加工成可用的所述正极片；若不是，则不能用于加工成可用的所述正极片。由此，通过测试正极浆料的再分散浆料的初始运动粘度以及其凝胶时间，可以直接反向判断配制的正极浆料是否可以用于加工成可用的正极片，如此可以省去加工成正极片后再判断测试该正极片是否可用的过程，大大节省了工艺时长。

11、根据本发明的实施例，将所述正极浆料制备成所述正极片之前，评估前面所述的正极浆料可加工性的方法还包括：测试所述正极浆料的初始运动粘度是否在预定范围内，若是，则继续；若不是，则调节所述正极浆料的初始运动粘度；测试所述正极浆料的凝胶时间是否大于等于预定时间，若是，则继续；若不是，则终止。

12、根据本发明的实施例，所述再分散浆料的初始运动粘度为4000mpa·s～6000mpa·s，所述再分散浆料的凝胶时间大于等于2.5小时，所述正极浆料的初始运动粘度为3000mpa·s～6000mpa·s，所述正极浆料的凝胶时间大于等于3小时。

13、在本发明的又一方面，本发明提供了一种锂离子电池。根据本发明的实施例，锂离子电池包括前面所述的正极片。