一种锂离子电池正极浆料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锂电池领域，特别涉及一种锂离子电池正极浆料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前，磷酸铁锂多用于动力锂离子电池正极材料，并以其高安全、高循环性能受到 锂电池制造行业的青睐。但是采用纯磷酸铁锂来作锂电池正极活性物质，又存在一些缺点， 诸如磷酸铁锂导电、低温性能差，而且用纯磷酸铁锂和浆做出的正极片压实低等。
【发明内容】
[0003] 本发明改善了上述缺点，提供了 一种锂离子电池用复合正极活性物质浆料及其制 备方法，该浆料具有较好的稳定性和一致性，极片的加工性能也有一定的改善。
[0004] 本发明的一种锂离子电池正极浆料配方，其特征在于按重量份包括：正极活性物 质：90~92份；导电剂：4~5份；粘结剂：4~5份；溶剂：54~58份；所述正极活性物质 由锰酸锂和磷酸铁锂组成，按重量份，所述锰酸锂占磷酸铁锂的2~6%。
[0005] 本发明所述导电剂选用炭黑和石墨，按重量份炭黑：石墨=1 :1~1 :2,所述粘结剂 选用聚偏氟乙烯，所述溶剂选用N-甲基吡咯烷酮。
[0006] 本发明的一种锂离子电池正极浆料配方的制备方法，包括以下步骤：
[0007] 1)、将正极活性物质在真空干燥箱中干燥，120°C下烘烤8~12小时，用露点温度 为-50°C的干燥气冷却至室温，待用；
[0008] 2)、将粘结剂加入溶剂，混合搅拌6-8小时，静置3小时以上；
[0009] 3)、将步骤2)所得的混合物搅拌30分钟，依次加入导电剂；
[0010] 4)、将步骤3)所得的混合物搅拌30分钟，分2~3次加入步骤1)干燥后的正极 活性物质，每次加完后搅拌10分钟，最后再搅拌3小时，制成最终的浆料。
[0011] 本发明的配方及制备方法采用将长寿命锰酸锂引入磷酸铁锂，有效地改善了纯磷 酸铁锂制备锂电池带来的一些缺点，不仅提高了正极片的压实密度，同时对正极材料的导 电性和低温性能也有一定的改善；另外，该配方中引入少量锰酸锂，其放电电压3. 0V，而偏 高于磷酸铁锂(磷酸铁锂动力电池放电电压常在2. 8V左右)，在电池使用过程中，当放电到 3. 0V时，根据电压指示会提示电池需要充电，这样就避免了电池电量过放，对延长电池的使 用寿命具有一定的现实意义。
【附图说明】
[0012] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明：
[0013] 图1为利用本发明配方正极浆料制作的电池放电曲线图；
[0014] 图2为利用现有技术配方正极浆料制作的电池放电曲线图；
[0015] 图3为不同配方正极浆料制作的电池容量保持率与循环次数比较；
[0016] 图4为不同配方正极浆料制作的电池低温放电性能比较。
【具体实施方式】
[0017] 实施例
[0018] 1 )、按重量份锰酸锂/磷酸铁锂铁锂=5%称量锰酸锂和磷酸铁锂，本实施例中的锰 酸锂采用河南科隆新能源有限公司的长寿命锰酸锂，磷酸铁锂采用河南科隆新能源有限公 司的磷酸铁锂，将按比例称好锰酸锂和磷酸铁锂在〇. 04-0. 06兆帕的真空干燥箱中，设定 温度120°C烘烤8-12小时，用露点温度为-50°C的干燥气冷却至室温；
[0019] 按重量份，按正极活性物质：炭黑和石墨：聚偏氟乙烯：N-甲基吡咯烷酮=91. 5 : 4 :4. 5 :56的比例计算好各种物质取料重量，其中溶剂按固含量44%计算溶剂量，按重量份 炭黑：石墨=1 :1 ;
[0020] 2)、将称量好的聚偏氟乙烯加入N-甲基吡咯烷酮，混合搅拌6-8小时，静置3小时 以上；
[0021] 3)、将步骤2)所得的混合物搅拌30分钟，依次加入称量好的炭黑和石墨；
[0022] 4)、将步骤3)所得的混合物搅拌30分钟，分2~3次加入步骤1)干燥后的正极 活性物质，每次加完后搅拌10分钟，最后再搅拌3小时，制成最终的浆料。
[0023] 由本实施例制得的浆料，采用涂布机涂布，经过90_120°C鼓风干燥箱干燥，裁片、 棍压、制片，制得的正极片最大压实密度在2. 60g/cm3左右。
[0024] 锂离子电池的制备：正极采用本实施例制得的浆料涂敷的极片；负极采用宏远 M1-25材料涂敷的极片；采用了韩国Wscope生产的25mm厚隔膜；电解液采用珠海赛维电子 材料有限公司生产的型号为2255A电解液；制备电池型号为18650型圆柱形锂电池(设计电 池容量1200mAh)。
[0025] 实验例
[0026] 1、比较例：
[0027] 正极浆料的正极活性物质中不含锰酸锂时(现有技术)，电池正极浆料的制备方法 如下：
[0028] 1)、将磷酸铁锂在0. 04-0. 06兆帕的真空干燥箱中，设定温度120°C烘烤8-12小 时，用露点温度为-50°C的干燥气冷却至室温，本实验例中磷酸铁锂采用河南科隆新能源有 限公司的磷酸铁锂；
[0029] 按重量份，按磷酸铁锂：炭黑和石墨：聚偏氟乙烯：N-甲基吡咯烷酮=91. 5 :4 : 4. 5 :56的比例计算好各种物质取料重量，其中溶剂按固含量44%计算溶剂量，按重量份炭 黑：石墨=1 :1 ;
[0030] 2)、将称量好的聚偏氟乙烯加入N-甲基吡咯烷酮，混合搅拌6-8小时，静置3小时 以上；
[0031] 3)、将步骤2)所得的混合物搅拌30分钟，依次加入称量好的炭黑和石墨；
[0032] 4)、将步骤3)所得的混合物搅拌30分钟，分2~3次加入步骤1)干燥后的磷酸 铁锂，每次加完后搅拌10分钟，最后再搅拌3小时，制成最终的浆料。
[0033] 由本比较例制得的浆料，采用涂布机涂布，经过90-120°C鼓风干燥箱干燥，裁片、 棍压、制片，制得的正极片最大压实密度为2. 35g/cm3左右。
[0034] 锂离子电池的制备：正极采用本比较例制得的浆料涂敷的极片，负极采用宏远 M1-25材料涂敷的极片，采用了韩国Wscope生产的25mm厚隔膜；电解液采用珠海赛维电子 材料有限公司生产的型号为2255A电解液；制备电池型号为18650型圆柱形锂电池(设计电 池容量1200mAh)。
[0035] 2、实施例与比较例制得的电池性能测试对比：
[0036] 1)电池内阻测试
[0037] 使用交流内阻仪（lKHz, 50mA)对每种电池测试6块，测试结果见表下表：
[0038]
[0039] 从实际数据可看出，本发明配方制得电池比比较例制得电池内阻明显偏小，本发 明配方提高了电池正极片电导率。
[0040] 2)电池容量与放电曲线
[0041] 由图1、2放电曲线图显示，实施例放电曲线有两个放电平台（3. 0V很长的放电平 台，2. 7V左右放电平台时间较短)，比较例中的放电曲线中有一个放电平台（3. 0V);由放电 曲线可看出，两例制备的电池容量没有明显差异。
[0042] 电池两次放电平台，根据电压指示仪提示弱电压，有利于警示客户及时对电池充 电，这样电池在实际应用中，就会避免电池电量过放，对延长电池的使用寿命具有一定的现 实意义。
[0043] 3)循环性能
[0044] 将实施例及比较例制备的电池在恒温25°C、相对湿度30%左右的环境中进行100 次充放电循环，测试方法如下：
[0045] 仪器采用广州蓝奇锂离子电池测试柜，将制备好的电池以600mA(0. 5C)恒流充电 至4. 0V，再4. 0V恒压充电2小时，充电截止电流20mA，然后以600mA(0. 5C)放电至电压 2. 5V，循环重复上述流程，循环次数设定100次。
[0046] 容量保持率测试结果如图3所示。从图中数据看出，实施例制作电池循环性能与 比较例制作的电池也没有大的差异。
[0047] 4)低温性能测试
[0048] 仪器采用天津苏瑞科技高低温测试柜，将制备好的电池在恒温25°C，以600mA (0. 5C)恒流充电至4. 0V，再4. 0V恒压充电2小时，充电截止电流20mA，然后在-20°C搁置 20 小时，以 360mA(0? 3C)放电到 2. 0V。
[0049] 容量保持率测试结果如图4所示。从图中数据看出，实施例制作电池低温放电容 量保持率明显比比较例制作的电池高。
【主权项】
1. 一种锂离子电池正极浆料配方，其特征在于按重量份包括： 正极活性物质：90~92份； 导电剂：4~5份； 粘结剂：4~5份； 溶剂：54~58份；所述正极活性物质由锰酸锂和磷酸铁锂组成，按重量份，所述锰酸锂 占磷酸铁锂的2~6%。2. 根据权利要求1所述的一种锂离子电池正极浆料配方，其特征在于：所述导电剂选 用炭黑和石墨，按重量份炭黑：石墨=1 :1~1 :2,所述粘结剂选用聚偏氟乙烯，所述溶剂选用 N-甲基吡咯烷酮。3. 根据权利要求1所述的一种锂离子电池正极浆料配方的制备方法，其特征在于，包 括以下步骤： 1) 、将正极活性物质在真空干燥箱中干燥，120°C下烘烤8~12小时，用露点温度 为-50°C的干燥气冷却至室温，待用； 2) 、将粘结剂加入溶剂，混合搅拌6-8小时，静置3小时以上； 3) 、将步骤2)所得的混合物搅拌30分钟，依次加入导电剂炭黑和石墨； 4) 、将步骤3)所得的混合物搅拌30分钟，分2~3次加入步骤1)干燥后的正极活性 物质，每次加完后搅拌10分钟，最后再搅拌3小时，制成最终的浆料。
【专利摘要】本发明公开了一种锂离子电池正极浆料配方及其制备方法，按重量份包括正极活性物质：90～92份；导电剂：4～5份；粘结剂：4～5份；溶剂：54～58份；所述正极活性物质由锰酸锂和磷酸铁锂组成，按重量份，所述锰酸锂占磷酸铁锂的2～6%。本发明的配方及制备方法采用将长寿命锰酸锂引入磷酸铁锂，有效地改善了纯磷酸铁锂制备锂电池带来的一些缺点，不仅提高了正极片的压实密度，同时对正极材料的导电性和低温性能也有一定的改善。
【IPC分类】H01M4/136, H01M4/1397
【公开号】CN104979526
【申请号】CN201410134668
【发明人】常敬杭, 徐云军, 程迪, 尹正中, 郭雪丽, 韩红芳
【申请人】河南科隆新能源有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2014年4月4日