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      正極極片及其制備方法和鋰離子電池

      948   編輯:中冶有色技術(shù)網(wǎng)   來源:楚能新能源股份有限公司  
      2023-12-04 10:35:10
      權(quán)利要求書: 1.一種正極極片的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:合漿工序:將正極材料、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑和有機溶劑混合分散,得到第一漿料;

      離心、干燥工序:將所述第一漿料進行離心處理,得到第二漿料和第一溶劑,對所述第二漿料進行干燥,得到第一混料;

      纖維化處理工序:對所述第一混料進行纖維化處理,得到第二混料;

      制片工序:將所述第二混料經(jīng)壓膜工序后壓合至集流體上,或,將所述第二混料噴涂在集流體表面,得到正極極片。

      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極極片的制備方法,其特征在于,所述將所述第二混料經(jīng)壓膜工序后壓合至集流體上,包括:將所述第二混料通過熱壓輥設(shè)備制成電極膜片后,將所述電極膜片通過熱壓輥壓合至集流體上,其中,所述熱壓輥的溫度為50?150℃。

      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極極片的制備方法,其特征在于,在合漿工序步驟中,按照干法合漿工藝、濕法合漿工藝或球磨合漿工藝,將所述正極材料、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑和所述有機溶劑混合分散,得到所述第一漿料;

      和/或,所述第一漿料的固含量為40%?60%。

      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極極片的制備方法,其特征在于,所述正極材料包括鎳鈷錳三元材料、磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰、鈷酸鋰中的至少一種;

      和/或,所述導(dǎo)電劑包括乙炔黑、碳納米管、石墨烯、碳纖維中的至少一種;

      和/或,所述有機溶劑為N?甲基吡咯烷酮;

      和/或,所述粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯;

      和/或,所述集流體為涂炭鋁箔,鋁箔的厚度為10?15μm,所述鋁箔的兩面分別設(shè)置涂炭層,所述涂炭層的總厚度為2?4μm;

      和/或,所述正極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(90?98):(0.5?6):(0.5?8),所述正極材料、導(dǎo)電劑和所述粘結(jié)劑的質(zhì)量比中各個量之和為100。

      5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極極片的制備方法,其特征在于,在離心、干燥工序步驟中,所述離心所用離心機的類型包括三足式離心機、臥式螺旋離心機、碟片式離心機、管式離心機中的一種;

      和/或,所述離心所用離心機的轉(zhuǎn)速為1000?50000rpm;

      和/或,所述離心的時間為10?240min。

      6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極極片的制備方法,其特征在于,在離心、干燥工序步驟中,所述干燥的方式包括常壓干燥、減壓干燥、冷凍干燥中的一種。

      7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的正極極片的制備方法,其特征在于,所述常壓干燥的溫度為

      85?130℃;

      或,所述減壓干燥的壓強為?0.06~?0.08MPa,溫度為50?90℃;

      或,所述冷凍干燥的溫度為?10℃~?100℃,絕對壓強為0?10000Pa,時間為2?4h。

      8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極極片的制備方法,其特征在于,在纖維化處理工序步驟中,所述纖維化的方式為氣流粉碎或超高速剪切,其中,所述氣流粉碎的氣流壓力為

      0.1Mpa?1Mpa,時間為20?240min;所述超高速剪切的速度為1000?8000rpm,時間為30?

      180min。

      9.一種正極極片,其特征在于,所述正極極片由權(quán)利要求1?8中任一項所述的正極極片的制備方法制成。

      10.一種鋰離子電池,其特征在于,所述鋰離子電池包括權(quán)利要求9所述的正極極片。

      說明書: 正極極片及其制備方法和鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種正極極片及其制備方法和鋰離子電池。背景技術(shù)[0002] 電池的電芯是由正極片、負(fù)極片和隔膜通過卷繞或者疊片的方式制造。隨著電池制造技術(shù)的發(fā)展,干法制備電極極片得到電池領(lǐng)域研究人員的廣泛認(rèn)可。干法電極制備過程不使用任何溶劑,借助可纖維化的高分子形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將電極材料,導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑結(jié)合成一個整體,之后再將其熱輥壓制成極片。[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中,并不是所有的可纖維化的高分子的纖維化程度均較好,例如,PDF(聚偏氟乙烯)的纖維化程度較差,無法對混料進行有力支撐,導(dǎo)致制備的極片的剝離強度較低;此外,為了達到較高的剝離強度,干法制備電極極片對粘結(jié)劑的含量要求高,導(dǎo)致電池的能量密度較低。發(fā)明內(nèi)容[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足,本發(fā)明的目的在于提供了一種正極極片及其制備方法和鋰離子電池,本發(fā)明通過使用傳統(tǒng)制備正極漿料的工序,制備得到第一漿料,之后對第一漿料進行離心、干燥得到第一混料,對第一混料進行纖維化處理后,制備得到正極極片,與干法正極極片相比,顯著地提高了正極極片的剝離強度。[0005] 為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:[0006] 本發(fā)明第一方面提供了一種正極極片的制備方法,包括以下步驟:[0007] 合漿工序:將正極材料、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑和有機溶劑混合分散,得到第一漿料;[0008] 離心、干燥工序:將所述第一漿料進行離心處理,得到第二漿料和第一溶劑,對所述第二漿料進行干燥,得到第一混料;[0009] 纖維化處理工序:對所述第一混料進行纖維化處理,得到第二混料;[0010] 制片工序:將所述第二混料經(jīng)壓膜工序后壓合至集流體上,或,將所述第二混料噴涂在集流體表面,得到正極極片。[0011] 本發(fā)明通過使用傳統(tǒng)制備正極漿料的工序,制備得到第一漿料,之后對第一漿料進行離心、干燥得到第一混料,對第一混料進行纖維化處理后,制備得到正極極片,與干法正極極片相比,顯著地提高了正極極片的剝離強度。[0012] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,在離心、干燥工序步驟中,對所述第一溶劑進行回收。[0013] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,所述將所述第二混料經(jīng)壓膜工序后壓合至集流體上,包括:將所述第二混料通過熱壓輥設(shè)備制成電極膜片后,將所述電極膜片通過熱壓輥壓合至集流體上。[0014] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,在合漿工序步驟中,按照干法合漿工藝、濕法合漿工藝或球磨合漿工藝,將正極材料、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑和有機溶劑混合分散,得到第一漿料。[0015] 這里,所述干法合漿工藝、濕法合漿工藝和球磨合漿工藝均為常規(guī)合漿工藝。[0016] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,所述導(dǎo)電劑包括導(dǎo)電劑A和導(dǎo)電劑B,所述干法合漿工藝包括以下步驟:將所述正極材料、粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑A加入到攪拌罐中進行第一攪拌分散,之后再加入所述有機溶劑進行第二攪拌分散,最后加入導(dǎo)電劑B,進行第三攪拌分散,得到第一漿料,其中,所述第一攪拌分散的公轉(zhuǎn)速度為30?50rpm(例如可以為30rpm、35rpm、40rpm、45rpm或50rpm等),分散速度為0rmp,攪拌時間為30?60min(例如可以為30min、40min、50min或60min等),所述第二攪拌分散的公轉(zhuǎn)速度為30?50rpm(例如可以為30rpm、35rpm、40rpm、45rpm或50rpm等),分散速度為3000?4000rpm(例如可以為3000rpm、3200rpm、3400rpm、3600rpm或4000rpm等),攪拌時間為30?90min(例如可以為

      30min、40min、50min或90min等),所述第三攪拌分散的公轉(zhuǎn)速度為30?40rpm(例如可以為

      30rpm、32rpm、34rpm、37rpm或40rpm等),分散速度為3500?4200rpm(例如可以為3500rpm、

      3700rpm、3900rpm或4200rpm),攪拌時間為90?240min(例如可以為90min、120min、150min或

      240min等),所述導(dǎo)電劑B以導(dǎo)電劑漿料的形式加入,導(dǎo)電劑B的導(dǎo)電劑漿料的固含量為4%?

      6%。

      [0017] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,所述導(dǎo)電劑包括導(dǎo)電劑A和導(dǎo)電劑B,所述濕法合漿工藝包括以下步驟:將所述粘結(jié)劑和部分所述有機溶劑混合,進行第四攪拌分散,得到膠液,之后將所述導(dǎo)電劑B和導(dǎo)電劑A加入到所述膠液中,進行第五攪拌分散,最后加入所述正極材料和剩余所述有機溶劑,進行第六攪拌分散,得到第一漿料,其中,所述第四攪拌分散的公轉(zhuǎn)速度為30?50rpm(例如可以為30rpm、35rpm、40rpm、45rpm或50rpm等),分散速度為2500?3500rpm(例如可以為2500rpm、2700rpm、2900rpm、3300rpm或

      3500rpm等),攪拌時間為90?180min(例如可以為90min、120min、140min、160min或180min等),所述膠液的固含量為5?8%(例如可以為5%、6%、7%或8%等),所述導(dǎo)電劑B以導(dǎo)電劑漿料的形式加入,導(dǎo)電劑B的導(dǎo)電劑漿料的固含量為4%?6%,所述第五攪拌分散的公轉(zhuǎn)速度為30?40rpm,分散速度為3500?4000rpm(例如可以為3500rpm、3700rpm、3900rpm或

      4000rpm等),攪拌時間為30?60min(例如可以為30min、40min、50min或60min等),所述第六攪拌分散的公轉(zhuǎn)速度為35?45rpm(例如可以為35rpm、37rpm、39rpm、41rpm或45rpm等),分散速度為4000?4200rpm,攪拌時間為120?180min(例如可以為120min、140min、160min或

      180min等)。

      [0018] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,所述導(dǎo)電劑包括導(dǎo)電劑A和導(dǎo)電劑B,所述球磨合漿工藝包括以下步驟:將所述正極材料、粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑A加入到球磨機中球磨,之后轉(zhuǎn)移至攪拌罐中,參照干法合漿工藝進行第一漿料的制備,其中,球磨轉(zhuǎn)速為200~400轉(zhuǎn)/分(例如可以為200轉(zhuǎn)/分、250轉(zhuǎn)/分、300轉(zhuǎn)/分、350轉(zhuǎn)/分或400轉(zhuǎn)/分等),球料比為(2:1)~(4:1),球磨時間為10~60min(例如可以為10min、20min、30min、40min、50min或60min等)。

      [0019] 本發(fā)明所述導(dǎo)電劑A和導(dǎo)電劑B相同或不同均可。[0020] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,所述正極材料包括鎳鈷錳三元材料(鎳鈷錳酸鋰)、磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰、鈷酸鋰中的至少一種。[0021] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,所述導(dǎo)電劑包括乙炔黑、碳納米管、石墨烯、碳纖維中的至少一種。[0022] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,所述導(dǎo)電劑A包括乙炔黑、石墨烯、碳纖維中的至少一種。[0023] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,所述導(dǎo)電劑B包括碳納米管。[0024] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,所述有機溶劑為N?甲基吡咯烷酮(NMP)。[0025] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,所述粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯(PDF,HS900、5130)。[0026] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,所述正極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(90?98):(0.5?6):(0.5?8),且三者質(zhì)量比中各個量之和為100;即所述正極材料在干性物料總量中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%?98%,所述導(dǎo)電劑在干性物料總量中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%?6%,所述粘結(jié)劑在干性物料總量中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%?8%,所述干性物料總量為所述正極材料、導(dǎo)電劑和所述粘結(jié)劑的質(zhì)量之和。[0027] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,所述正極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(96?98):(0.5?2):(0.5?2)。[0028] 本發(fā)明實施例提供的正極極片剝離強度高,正極材料的含量高,由該正極極片制備的鋰離子電池能量密度高。[0029] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,在離心、干燥工序步驟中,所述離心所用離心機的類型包括三足式離心機、臥式螺旋離心機、碟片式離心機、管式離心機中的一種。[0030] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,在離心、干燥工序步驟中,所述離心所用離心機的轉(zhuǎn)速為1000?50000rpm,例如,轉(zhuǎn)速可以為1000rpm、5000rpm、10000rpm、1000rpm、15000rpm、20000rpm、25000rpm、30000rpm、40000rpm或50000rpm等。

      [0031] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,在離心、干燥工序步驟中,所述離心的時間為10?240min,例如可以為10min、30min、60min、80min、100min、150min、200min或240min等。

      [0032] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,在離心、干燥工序步驟中,所述干燥的方式包括常壓干燥、減壓干燥、冷凍干燥中的一種。[0033] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,所述常壓干燥的溫度為85?130℃,例如溫度可以為85℃、100℃、110℃、120℃或130℃等。

      [0034] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,所述減壓干燥的壓強為?0.06~?0.08MPa(例如可以為?0.06MPa、?0.07MPa或?0.08MPa等),溫度為50?90℃(例如溫度可以為50℃、60℃、70℃、80℃或90℃等)。

      [0035] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,所述冷凍干燥的溫度為?10℃~?100℃(例如可以為?10℃、?20℃、?40℃、?60℃、?80℃或?100℃等),絕對壓強為0?10000Pa(例如可以為0Pa、1000Pa、2000Pa、3000Pa、4000Pa、5000Pa、6000Pa、7000Pa、

      8000Pa、9000Pa或10000Pa等),時間為2?4h。

      [0036] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,所述第一漿料的固含量為40%?60%,例如可以為40%、42%、44%、46%、48%、50%、55%或60%等。

      [0037] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,所述熱壓輥的溫度為50?150℃,例如溫度可以為50℃、70℃、90℃、110℃、130℃或150℃等。

      [0038] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,所述集流體為涂炭鋁箔,鋁箔的厚度為10?15μm(例如可以為10μm、11μm、12μm、13μm、14μm或15μm等),鋁箔的兩面分別設(shè)置涂炭層,所述涂炭層的總厚度為2?4μm(例如可以為2μm、3μm或4μm等)。[0039] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,在纖維化處理工序步驟中,所述纖維化的方式為氣流粉碎或超高速剪切。[0040] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,所述氣流粉碎的氣流壓力為0.1Mpa?1Mpa(例如可以為0.1Mpa、0.3Mpa、0.5Mpa、0.7Mpa或1Mpa等),時間為20?240min(例如可以為20min、50min、100min、120min、160min、200min或240min等)。[0041] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,所述超高速剪切的速度為1000?8000rpm(例如可以為1000rpm、2000rpm、3000rpm、4000rpm、5000rpm、6000rpm、

      7000rpm或8000rpm等),時間為30?180min(例如可以為30min、60min、90min、120min、150min或180min等)。

      [0042] 上述正極極片的制備方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,在制片工序步驟中,所述正極極片包括集流體和附著于所述集流體表面的電極膜片層,所述電極膜片層的厚度為100um?400um(例如可以為100um、200um、300um或400um等)。

      [0043] 第二方面,本發(fā)明提供了一種正極極片,所述正極極片由第一方面提供的正極極片的制備方法制成。[0044] 第三方面,本發(fā)明提供了一種鋰離子電池,所述鋰離子電池包括第二方面所述的正極極片。[0045] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果至少包括以下一項:[0046] (1)本發(fā)明通過使用傳統(tǒng)制備正極漿料的工序,制備得到第一漿料,之后對第一漿料進行離心、干燥得到第一混料,對第一混料進行纖維化處理后,制備得到正極極片,與干法正極極片相比,顯著地提高了正極極片的剝離強度。[0047] (2)本發(fā)明使用傳統(tǒng)制備電池的合漿工序,將電池的導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑均勻的分散在活性材料之間,解決了傳統(tǒng)干法電極制造過程中,混料不均勻的問題。[0048] (3)傳統(tǒng)干電極制備過程中是沒辦法使用液態(tài)或者膠狀導(dǎo)電劑的,而本發(fā)明的導(dǎo)電劑類型則不受限制。[0049] (4)傳統(tǒng)干電極的制備為了使電極片的剝離強度較高,從而使得電池的循環(huán)壽命更長,通常需要的粘結(jié)劑的含量比較高,這樣會降低活性材料的占比,從而降低電池的能量密度。[0050] (5)本發(fā)明提供的正極極片的制備方法使得有機溶劑回收容易,不造成污染,不需要經(jīng)過涂布工序,減少在涂布過程中漿料的浪費,降低生產(chǎn)成本。附圖說明[0051] 圖1為本發(fā)明實施例1所采用的濕法合漿工藝的流程圖;[0052] 圖2為本發(fā)明實施例2所采用的干法合漿工藝的流程圖;[0053] 圖3為本發(fā)明實施例3所采用的球磨合漿工藝的流程圖;[0054] 圖4為本發(fā)明提供的正極極片的制備方法的流程圖;[0055] 圖5為本發(fā)明提供的正極極片的結(jié)構(gòu)示意圖。[0056] 其中,附圖標(biāo)記說明如下:[0057] 1、電極膜片層;2涂炭層;3、鋁箔。具體實施方式[0058] 為了進一步理解本發(fā)明,下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述,本申請的保護范圍包含但不限于下述各實施例。以下實施例僅用于對本申請技術(shù)方案的優(yōu)點和效果進行說明,不構(gòu)成對本申請保護范圍的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本申請所做出的等同替換都屬于本申請保護范圍。[0059] 除另有定義外,以下實施例中所用的技術(shù)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員普遍理解的相同含義。以下實施例中所用的實驗試劑,如無特殊說明,均為常規(guī)生化試劑;所述實驗試劑用量,如無特殊說明,均為常規(guī)實驗操作中試劑用量;所述實驗方法,如無特殊說明,均為常規(guī)方法。[0060] 第一方面,圖4為本發(fā)明提供的正極極片的制備方法的流程圖,如圖4所示,本發(fā)明實施例提供的正極極片的制備方法,包括以下步驟:[0061] S1、合漿工序:按照干法合漿工藝、濕法合漿工藝或球磨合漿工藝,將正極材料、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑和有機溶劑混合分散,得到第一漿料,其中,所述導(dǎo)電劑包括導(dǎo)電劑A和導(dǎo)電劑B,所述干法合漿工藝包括以下步驟:將所述正極材料、粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑A加入到攪拌罐中進行第一攪拌分散,之后再加入所述有機溶劑進行第二攪拌分散,最后加入導(dǎo)電劑B,進行第三攪拌分散,得到第一漿料,其中,所述第一攪拌分散的公轉(zhuǎn)速度為30?50rpm,分散速度為0rmp,攪拌時間為30?60min,所述第二攪拌分散的公轉(zhuǎn)速度為30?50rpm,分散速度為3000?

      4000rpm,攪拌時間為30?90min,所述第三攪拌分散的公轉(zhuǎn)速度為30?40rpm,分散速度為

      3500?4200rpm,攪拌時間為90?240min,所述導(dǎo)電劑B以導(dǎo)電劑漿料的形式加入,導(dǎo)電劑B的導(dǎo)電劑漿料的固含量為4%?6%;所述濕法合漿工藝包括以下步驟:將所述粘結(jié)劑和部分所述有機溶劑混合,進行第四攪拌分散,得到膠液,之后將所述導(dǎo)電劑B和導(dǎo)電劑A加入到所述膠液中,進行第五攪拌分散,最后加入所述正極材料和剩余所述有機溶劑,進行第六攪拌分散,得到第一漿料,其中,所述第四攪拌分散的公轉(zhuǎn)速度為30?50rpm,分散速度為2500?

      3500rpm,攪拌時間為90?180min,所述膠液的固含量為5?8%,所述導(dǎo)電劑B以導(dǎo)電劑漿料的形式加入,導(dǎo)電劑B的導(dǎo)電劑漿料的固含量為4%?6%,所述第五攪拌分散的公轉(zhuǎn)速度為30?

      40rpm,分散速度為3500?4000rpm,攪拌時間為30?60min,所述第六攪拌分散的公轉(zhuǎn)速度為

      35?45rpm,分散速度為4000?4200rpm,攪拌時間為120?180min;所述球磨合漿工藝包括以下步驟:將所述正極材料、粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑A加入到球磨機中球磨,之后轉(zhuǎn)移至攪拌罐中,參照干法合漿工藝進行第一漿料的制備,其中,球磨轉(zhuǎn)速為200~400轉(zhuǎn)/分,球料比為(2:1)~(4:1),球磨時間為10~60min;所述正極材料包括鎳鈷錳三元材料(鎳鈷錳酸鋰)、磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰、鈷酸鋰中的至少一種;所述導(dǎo)電劑包括乙炔黑、碳納米管、石墨烯、碳纖維中的至少一種;所述導(dǎo)電劑A包括乙炔黑、石墨烯、碳纖維中的至少一種;所述導(dǎo)電劑B包括碳納米管;所述有機溶劑為N?甲基吡咯烷酮(NMP);所述粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯(PDF,HS900、5130);所述正極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(90?98):(0.5?6):(0.5?8);所述第一漿料的固含量為40%?60%。

      [0062] S2、離心、干燥工序:將所述第一漿料進行離心處理,得到第二漿料和第一溶劑,對所述第二漿料進行干燥,得到第一混料,對所述第一溶劑進行回收,以對所述第一溶劑進行循環(huán)使用,其中,所述離心所用離心機的類型包括三足式離心機、臥式螺旋離心機、碟片式離心機、管式離心機中的一種;所述離心所用離心機的轉(zhuǎn)速為1000?50000rpm,所述離心的時間為10?240min;所述干燥的方式包括常壓干燥、減壓干燥、冷凍干燥中的一種;所述常壓干燥的溫度為85?130℃,所述減壓干燥的壓強為?0.06~?0.08MPa,溫度為50?90℃;所述冷凍干燥的溫度為?10℃~?100℃,絕對壓強為0?10000Pa,時間為2?4h。[0063] S3、纖維化處理工序:對所述第一混料進行纖維化處理,得到第二混料,其中,所述纖維化的方式為氣流粉碎或超高速剪切;所述氣流粉碎的氣流壓力為0.1Mpa?1Mpa,時間為20?240min;所述超高速剪切的速度為1000?8000rpm,時間為30?180min。

      [0064] S4、制片工序:將所述第二混料通過熱壓輥設(shè)備制成電極膜片后,將所述電極膜片通過熱壓輥壓合至集流體上,或,將所述第二混料噴涂在集流體表面,得到正極極片,其中,所述熱壓輥的溫度為50?150℃;所述集流體為涂炭鋁箔,鋁箔的厚度為10?15μm,鋁箔的兩面分別設(shè)置涂炭層,所述涂炭層的總厚度為2?4μm;所述正極極片包括集流體和附著于所述集流體表面的電極膜片層,所述電極膜片層的厚度為100um?400um。[0065] 第二方面,圖5為本發(fā)明提供的正極極片的結(jié)構(gòu)示意圖,如圖5所示,本發(fā)明實施例提供了一種正極極片,所述正極極片由第一方面提供的正極極片的制備方法制成,所述正極極片包括集流體和電極膜片層1,所述集流體包括涂炭層2和鋁箔3。[0066] 第三方面,本發(fā)明實施例提供了一種鋰離子電池,所述鋰離子電池包括第二方面所述的正極極片。[0067] 為了進一步理解本發(fā)明,下面結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的正極極片及其制備方法和鋰離子電池進行詳細(xì)說明,本發(fā)明的保護范圍不受以下實施例的限制。[0068] 實施例1[0069] 本發(fā)明實施例提供的正極極片的制備方法,包括以下步驟:[0070] S1、合漿工序:按照如圖1所示濕法合漿工藝,將磷酸錳鐵鋰(LiMn0.6Fe0.4PO4),粘結(jié)劑(PDF(HS900)),導(dǎo)電劑A(乙炔黑),導(dǎo)電劑B(碳納米管)按照質(zhì)量比96.5:2:0.5:1進行合漿。具體如下:首先將PDF和NMP混合,進行第四攪拌分散,制成膠液,所述膠液的固含量為7%,之后將碳納米管凝膠(含碳納米管的導(dǎo)電劑漿料,固含量為5%)加入到上述膠液中進行第五攪拌分散40min,再加入乙炔黑繼續(xù)進行第五攪拌分散40min,最后加入磷酸錳鐵鋰和NMP進行第六攪拌分散,由于不需要涂布,合漿的粘度和固含可以不做要求,待第六攪拌分散結(jié)束,過篩得到固含量為50%的第一漿料,其中,第四攪拌分散的公轉(zhuǎn)速度為30rpm,分散速度為3000rpm,攪拌時間為150min,第五攪拌分散的公轉(zhuǎn)速度為40rpm,分散速度為3500rpm,第六攪拌分散的公轉(zhuǎn)速度為40rpm,分散速度為4000rpm,攪拌時間為120min。

      [0071] S2、離心工序:將第一漿料轉(zhuǎn)移至管式離心機,離心機轉(zhuǎn)速為8000rpm,時間為60min,過濾上部溶劑,得到第二漿料和第一溶劑,第一溶劑簡單處理后可以繼續(xù)用于同款材料的合漿。

      [0072] S3、干燥工序:將第二漿料放置于冷凍干燥箱中,設(shè)置冷凍干燥溫度為?60℃,真空冷凍,冷凍干燥的絕對壓強為5000Pa,冷凍干燥3h后得到第一混料。[0073] S4、纖維化處理工序:采用超高速剪切的方式對第一混料進行纖維化處理,得到第二混料,超高速剪切的速度為5000rpm,時間為70min。[0074] S5、壓膜工序:將步驟S4制備的第二混料通過兩道垂直的壓輥輥壓成所需要的厚度,再通過裁剪設(shè)備,裁剪成所需要的寬度,得到電極膜片,輥壓的溫度為85℃。[0075] S6、制片工序:將步驟S5制備的電極膜片通過熱壓輥壓到涂炭鋁箔的兩面,以在涂炭鋁箔上形成電極膜片層,得到正極極片,其中,熱壓輥的溫度為90℃,鋁箔的厚度為12μm,鋁箔的兩面分別設(shè)置涂炭層,涂炭層總厚度為2μm,電極膜片層的厚度為110um。[0076] 本實施例和傳統(tǒng)的干法電極相比增加了合漿、離心和干燥工序,這些工序是相互關(guān)聯(lián),密不可分的,可以顯著地提高正極極片的剝離強度,申請人推測原因可能在于,這些工序可以使粘結(jié)劑能夠很好的粘合活性材料和導(dǎo)電劑,之后的纖維化更加均勻。此外,本實施例可以使用凝膠狀碳納米管導(dǎo)電劑,并且合漿所使用的溶劑是可循環(huán)利用的,也就不會導(dǎo)致生產(chǎn)成本的大幅度增加。[0077] 實施例2[0078] 本發(fā)明實施例提供的正極極片的制備方法,包括以下步驟:[0079] S1、合漿工序:按照如圖2所示干法合漿工藝,將磷酸鐵鋰,粘結(jié)劑(PDF(HS900)),導(dǎo)電劑A(乙炔黑),導(dǎo)電劑B(碳納米管)按照質(zhì)量比96:2:1.2:0.8進行合漿。具體如下:首先將磷酸鐵鋰,粘結(jié)劑(PDF(HS900))和導(dǎo)電劑A(乙炔黑)按照質(zhì)量比加入到攪拌罐中進行第一攪拌分散,之后再加入NMP進行第二攪拌分散,最后加入碳納米管凝膠(含碳納米管的導(dǎo)電劑漿料,固含量為5%),進行第三攪拌分散。由于不需要涂布,合漿的粘度和固含可以不做要求,待第三攪拌分散結(jié)束,過篩,得到固含量為50%的第一漿料,其中,所述第一攪拌分散的公轉(zhuǎn)速度為40rpm,分散速度為0rpm,攪拌時間為40min,所述第二攪拌分散的公轉(zhuǎn)速度為30rpm,分散速度為3000rpm,攪拌時間為60min,所述第三攪拌分散的公轉(zhuǎn)速度為40rpm,分散速度為4000rpm,攪拌時間為120min。[0080] S2、離心工序:將第一漿料轉(zhuǎn)移至管式離心機,離心機轉(zhuǎn)速為10000rpm,時間為40min,過濾上部溶劑,得到第二漿料和第一溶劑,第一溶劑簡單處理后可以繼續(xù)用于同款材料的合漿。

      [0081] S3、干燥工序:將第二漿料放置于鼓風(fēng)干燥箱中,設(shè)置干燥溫度為120℃,干燥時間2h后得到第一混料。

      [0082] S4、纖維化處理工序:采用超高速剪切的方式對第一混料進行纖維化處理,得到第二混料,超高速剪切的速度為8000rpm,時間為30min。[0083] S5、壓膜工序:將步驟S4制備的第二混料通過兩道垂直的壓輥輥壓成所需要的厚度,再通過裁剪設(shè)備,裁剪成所需要的寬度,得到電極膜片,輥壓溫度為85℃。[0084] S6、制片工序:將步驟S5制備的電極膜片通過熱壓輥壓到涂炭鋁箔的兩面,以在涂炭鋁箔上形成電極膜片層,得到正極極片,其中,熱壓輥的溫度為90℃,鋁箔的厚度為12μm,鋁箔的兩面分別設(shè)置涂炭層,涂炭層總厚度為2μm(每面各1μm),電極膜片層的厚度為120μm。[0085] 實施例3[0086] 本發(fā)明實施例提供的正極極片的制備方法,包括以下步驟:[0087] S1、合漿工序:按照如圖3所示球磨合漿工藝,將三元材料(NCM811),粘結(jié)劑(PDF(5130)),導(dǎo)電劑A(碳纖維)和導(dǎo)電劑B(碳納米管)按照質(zhì)量比97:2:0.6:0.4進行合漿。首先將三元材料,粘結(jié)劑(PDF,5130)和導(dǎo)電劑A(碳纖維)按照質(zhì)量比加入到球磨機中球磨,之后轉(zhuǎn)移至攪拌罐中并加入NMP,以公轉(zhuǎn)速度為40rpm、分散速度為4000rpm進行高速分散90min,最后加入碳納米管凝膠(含碳納米管的導(dǎo)電劑漿料,固含量為5%),以公轉(zhuǎn)速度為

      30rpm、分散速度為4200rpm進行高速攪拌120min。由于不需要涂布,合漿的粘度和固含可以不做要求,待高速攪拌結(jié)束,過篩得到固含量為50%的第一漿料,其中,球磨轉(zhuǎn)速為200r/min,球料比為2:1,球磨時間為40min。

      [0088] S2、離心工序:將第一漿料轉(zhuǎn)移至管式離心機,離心機轉(zhuǎn)速為15000rpm,時間為30min,過濾上部溶劑,得到第二漿料和第一溶劑,第一溶劑簡單處理后可以繼續(xù)用于同款材料的合漿。

      [0089] S3、干燥工序:將第二漿料放置于冷凍干燥箱中,設(shè)置冷凍干燥溫度為?80℃,真空冷凍,冷凍干燥的絕對壓強為2000Pa,冷凍干燥2h后得到第一混料。[0090] S4、纖維化處理工序:采用超高速剪切的方式對第一混料進行纖維化處理,得到第二混料,超高速剪切的速度為6000rpm,時間為50min。[0091] S5、壓膜工序:將步驟S4制備的第二混料通過兩道垂直的壓輥輥壓成所需要的厚度,再通過裁剪設(shè)備,裁剪成所需要的寬度,得到電極膜片,輥壓溫度為90℃。[0092] S6、制片工序:將步驟S5制備的電極膜片通過熱壓輥壓到涂炭鋁箔的兩面,以在涂炭鋁箔上形成電極膜片層,得到正極極片,其中,熱壓輥的溫度為100℃,鋁箔的厚度為12μm,鋁箔的兩面分別設(shè)置涂炭層,涂炭層總厚度為2μm,電極膜片層的厚度為130um。[0093] 實施例4[0094] 本發(fā)明實施例提供的正極極片的制備方法,與實施例1基本相同,不同之處在于,原料不包括導(dǎo)電劑B,該制備方法具體包括以下步驟:[0095] S1、合漿工序:按照如圖1所示濕法合漿工藝,將磷酸錳鐵鋰(LiMn0.6Fe0.4PO4),粘結(jié)劑(PDF(HS900))和導(dǎo)電劑A(乙炔黑)按照質(zhì)量比96.5:2:1.5進行合漿。具體步驟參照實施例1步驟S1。[0096] S2?S6與實施例1完全相同。[0097] 對比例1[0098] 本對比例與實施例1的原材料基本相同,不同之處在于,由于碳納米管是凝膠狀影響后續(xù)的混料,因此將其替換為導(dǎo)電劑A。[0099] 本對比例提供的正極極片的制備方法為傳統(tǒng)的干法電極片制備工藝,具體包括以下步驟:首先將磷酸錳鐵鋰(LiMn0.6Fe0.4PO4),粘結(jié)劑(PDF(HS900)),導(dǎo)電劑A(乙炔黑),按照質(zhì)量比96.5:2:1.5在攪拌罐中進行混料,公轉(zhuǎn)速度為40rpm,分散速度為0rpm,攪拌時間為40min,之后參照實施例1步驟S4?S6進行纖維化處理工序、壓膜工序和制片工序以制備正極極片。[0100] 對比例2[0101] 本對比例與對比例1的原材料基本相同,不同之處在于,增加了纖維化效果較好的干電極粘結(jié)劑(聚四氟乙烯樹脂(PTFE))。[0102] 本對比例提供的正極極片的制備方法為傳統(tǒng)的干法電極片制備工藝,具體包括以下步驟:首先將磷酸錳鐵鋰(LiMn0.6Fe0.4PO4),粘結(jié)劑(PDF,HS900),導(dǎo)電劑A(乙炔黑)和干電極粘結(jié)劑(PTFE),按照質(zhì)量比95.5:2:0.5:2在攪拌罐中進行混料,公轉(zhuǎn)速度為40rpm,分散速度為0rpm,攪拌時間為40min,之后參照實施例1步驟S4?S6進行其纖維化處理工序、壓膜工序和制片工序制備正極極片。[0103] 對比例3[0104] 本對比例與實施例1的原材料基本相同,不同點在于不使用粘結(jié)劑(PDF(HS900)),只使用干電極粘結(jié)劑(PTFE),不包括導(dǎo)電劑B。

      [0105] 本對比例提供的正極極片的制備方法為傳統(tǒng)的干法電極片制備工藝,具體包括以下步驟:首先將磷酸錳鐵鋰(LiMn0.6Fe0.4PO4),導(dǎo)電劑A(乙炔黑)和PTFE,按照質(zhì)量比95.5:0.5:4在攪拌罐中進行混料,公轉(zhuǎn)速度為40rpm,分散速度為0rpm,攪拌時間為40min,之后參照實施例1步驟S4?S6進行纖維化處理工序、壓膜工序和制片工序制備正極極片。

      [0106] 對比例4[0107] 本對比例與實施例1的原材料基本相同,不同點在于將粘結(jié)劑(PDF(HS900))替換為干電極粘結(jié)劑(PTFE),將導(dǎo)電劑B替換為導(dǎo)電劑A。[0108] 本對比例提供的正極極片的制備方法為傳統(tǒng)的干法電極片制備工藝,具體包括以下步驟:首先將磷酸錳鐵鋰(LiMn0.6Fe0.4PO4),導(dǎo)電劑A(乙炔黑)和PTFE,按照質(zhì)量比96.5:1.5:2在攪拌罐中進行混料,公轉(zhuǎn)速度為40rpm,分散速度為0rpm,攪拌時間為40min,之后參照實施例1步驟S4?S6進行纖維化處理工序、壓膜工序和制片工序以制備正極極片。

      [0109] 性能測試[0110] 測量上述實施例1?4和對比例1?4制造的正極極片的剝離強度,測量結(jié)果如表1所示。[0111] 剝離強度的測試方法為:將上述實施例和對比例制備的極片裁成90x120mm尺寸的測試樣品,將裁切好的極片用雙面膠貼于薄鋼板的中間,端面平齊,薄鋼板應(yīng)事先用無塵紙擦拭干凈,不留污漬和灰塵;剝離起樣品的一端反向彎曲180°固定在拉力探頭上,以5cm/min的恒定速率進行180°剝離,測試樣品的剝離強度。[0112] 表1[0113][0114][0115] 實施例1~4制備的正極極片的剝離強度顯著地高于對比例制備的正極片的剝離強度。[0116] 由對比例1可知,當(dāng)工序中不包括合漿工序、離心、干燥工序時,制備的正極極片的剝離強度顯著下降,該對比例制備的正極極片的剝離強度較低,可知,PDF的纖維化程度較差,無法對混料進行有力支撐。[0117] 由對比例2可知,與對比例1相比,雖然增加了纖維化程度較高的PTFE,提高了極片的剝離強度,但是仍然顯著地低于實施例制備的極片,且粘結(jié)劑含量的增加會降低正極活性材料的含量,因此,如果為了達到較高的剝離強度而增加粘結(jié)劑的含量,必然會導(dǎo)致電池的能量密度降低。[0118] 由對比例4可知,當(dāng)粘結(jié)劑全部為纖維化程度較好的PTFE時,制備的極片的剝離強度仍然顯著地低于實施例,表明與干法正極極片相比,實施例提供的正極極片顯著地提高了正極極片的剝離強度。[0119] 由對比例3可知,與對比例4相比,雖然增加了PTFE的含量,提高了極片的剝離強度,但是仍然顯著地低于實施例制備的極片,表明,本實施例提供的正極極片的制備方法可以使得在粘結(jié)劑含量較低、正極活性材料含量較高的情況下,仍然可以得到高剝離強度的正極極片。[0120] 顯然,上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例,而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。



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