一种锂电池正极极片及其制备方法和应用

本发明涉及锂电池正极材料，尤其是涉及一种锂电池正极极片及其制备方法和应用。

背景技术：

1、以有机小分子/聚合物为正极，锂金属为负极的锂电池具有理论比容量高、生产成本低和绿色可持续等优势。锂电池中的正极材料一般由有机电化学活性化合物、导电材料和粘结剂组成。然而有机电化学活性化合物在与导电材料和粘结剂混合时存在分散困难的问题，易引起严重的聚集，同时有机电化学活性化合物、导电材料和粘结剂覆盖在电极上后，电极的微纳米形貌影响着锂电池的循环寿命和速率性能。

2、传统的电极制备方法干混研磨难以实现正极材料、导电材料和粘结剂三种组分的均匀分布，同时这种机械混合并不能优化正极材料的微纳米结构。

3、因此需开发一种锂电池正极极片，具有均匀分布的形貌同时具有优良的热稳定性、机械稳定性和电化学稳定性。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种锂电池正极极片，具有纤维状微纳米结构，具备优良的热稳定性、机械稳定性和电化学稳定性。

2、根据本发明的第一方面，提出了一种锂电池正极极片，所述锂电池正极极片以质量百分数计，包括溶剂和以下制备原料：

3、20～80wt％有机化合物，

4、10～70wt％导电剂，

5、1～10wt％粘结剂；

6、所述锂电池正极极片为纤维状微纳米结构，所述有机化合物活性材料、导电剂和粘结剂的质量比为2～8：1～7：1。

7、根据本发明第一方面实施例的锂电池正极极片，至少具有如下有益效果：

8、本发明的锂电池正极极片采用有机化合物活性材料、导电剂和粘结剂混合得到具有纤维状的微纳米形貌的正极极片，表现出良好的热稳定性、机械稳定性和电化学稳定性，在锂电池正极材料领域具有良好的应用前景。

9、优选地，所述有机化合物活性材料、导电剂和粘结剂的质量比为3～6：3～6：1。

10、更优选地，所述有机化合物活性材料、导电剂和粘结剂的质量比为3：6：1。

11、根据本发明的一些实施方式，所述有机化合物活性材料包括蒽醌、1,4-萘醌、9,10-菲醌、1，1'-亚氨基二蒽醌、聚(n-乙烯基咔唑))2,1,3-苯并噻二唑、香草醛、5,11-二氢吲哚并[3,2-b]咔唑、喹吖啶酮和还原红15中的至少一种。

12、根据本发明的一些实施方式，所述导电剂包括导电炭黑、导电石墨、气相生长碳纤维、碳纳米管、石墨烯和乙炔黑中的至少一种。

13、根据本发明的一些实施方式，所述粘结剂包括聚环氧乙烷、聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚四氟乙烯中的至少一种。

14、根据本发明的一些实施方式，所述溶剂包括二甲苯、n,n-二甲基甲酰胺、碳酸二甲酯、n-甲基吡咯烷酮和n,n-二甲基乙酰胺中的至少一种。

15、根据本发明的第二方面，提出了上述锂电池正极极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

16、将所述有机化合物活性材料、导电剂、粘结剂和溶剂混合配制成正极浆料，涂覆在正极集流体的一侧，真空加热烘干并分切制备成所述正极极片。

17、根据本发明第二方面实施例的锂电池正极极片制备方法，至少具有如下有益效果：

18、本发明采用简单的涂敷工艺，实现有机电化学活性化合物、导电材料和粘结剂三种组分的均匀分布的同时，优化有机电化学活性化合物的微纳米结构，能制备出一种纤维状复合的锂电池正极极片，从而具有优良的热稳定性、机械稳定性和电化学稳定性，以此能够优化锂电池的循环寿命和速率性能。

19、根据本发明的一些实施方式，所述涂覆工艺的速度为1～20m/min。

20、优选地，所述涂覆工艺的速度为1～15m/min。

21、更优选地，所述涂覆工艺的速度为5m/min。

22、根据本发明的一些实施方式，所述涂覆工艺中涂层的厚度为100～2000μm。

23、优选地，所述涂覆工艺中涂层的厚度为500～1000μm。

24、根据本发明的一些实施方式，所述真空加热干燥的温度为60～100℃。

25、优选地，所述真空加热干燥的温度为60～80℃。

26、根据本发明的一些实施方式，所述真空加热干燥的时间为8～24h。

27、优选地，所述真空加热干燥的时间为12～20h。

28、根据本发明的一些实施方式，所述正极集流体为铝箔。

29、根据本发明的第三方面，提出了一种锂电池，包括上述锂电池正极极片。

30、若无特殊说明，本发明的“约”实际表示的含义是允许误差在±2％的范围内，例如约100实际是100±2％×100。

31、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

技术特征：

1.一种锂电池正极极片，其特征在于，所述锂电池正极极片以质量百分数计，包括溶剂和以下制备原料：

2.根据权利要求1所述的锂电池正极极片，其特征在于，所述有机化合物活性材料包括蒽醌、1,4-萘醌、9,10-菲醌、1，1'-亚氨基二蒽醌、聚(n-乙烯基、咔唑)2,1,3-苯并噻二唑、香草醛、5,11-二氢吲哚并[3,2-b]咔唑、喹吖啶酮和还原红15中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的锂电池正极极片，其特征在于，所述导电剂包括导电炭黑、导电石墨、气相生长碳纤维、碳纳米管、石墨烯和乙炔黑中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的锂电池正极极片，其特征在于，所述粘结剂包括聚环氧乙烷、聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚四氟乙烯中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的锂电池正极极片，其特征在于，所述溶剂包括二甲苯、n,n-二甲基甲酰胺、碳酸二甲酯、n-甲基吡咯烷酮和n,n-二甲基乙酰胺中的至少一种。

6.一种如权利要求1～5任一项所述的锂电池正极极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述涂覆工艺的速度为1～20m/min。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述涂覆工艺中涂层的厚度为100～2000μm。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述真空加热干燥的温度为60～100℃；优选地，所述真空加热干燥的时间为8～24h。

10.一种锂电池，其特征在于，包括如权利要求1～5任一项所述的锂电池正极极片。

技术总结
本发明公开了一种锂电池正极极片及其制备方法和应用，属于锂电池正极材料技术领域。所述锂电池正极极片以质量百分数计，包括溶剂和以下制备原料：20～80wt％有机化合物活性材料，10～70wt％导电剂，1～10wt％粘结剂；所述锂电池正极极片为纤维状微纳米结构；所述有机化合物活性材料、导电剂和粘结剂的质量比为2～8：1～7：1。本发明采用涂敷工艺，实现有机电化学活性化合物、导电材料和粘结剂三种组分的均匀分布的同时，优化有机电化学活性化合物的微纳米结构，从而具有优良的热稳定性、机械稳定性和电化学稳定性，以此能够优化锂电池的循环寿命和速率性能。

技术研发人员：刘熙,殷明宇,廖德亿,杨奕超,张迪,黄小艳,罗婉盈
受保护的技术使用者：五邑大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17