CN113690412A - 一种活性浆料及其制备方法、正极片、锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明属于锂离子电池技术领域,尤其涉及一种活性浆料及其制备方法、正极片、锂离子电池,包括以下步骤:步骤(A):选取粒径较大的第一颗粒活性物质和粒径较小的第二颗粒活性物质,称取第一导电剂和第二导剂剂;步骤(B):将第一颗粒活性物质、第一导电剂、第一粘结剂混合制得第一浆料;步骤(C):将第二颗粒活性物质、第二导电剂、第二粘结剂混合制得第二浆料;步骤(D):将第一浆料和第二浆料混合制得活性浆料。本发明的一种活性浆料的制备方法,称取不同粒径的颗粒活性物质,将第一颗粒活性物质、第二颗粒活性物质分别与不同质量份数比的导电剂和粘结剂进行混合,再将二者混合使浆料分散更均匀,一致性好。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域,尤其涉及一种活性浆料及其制备方法、正极片、锂离子电池。
背景技术
近年来,随着社会的快速进步和技术的迅速发展,锂离子电池由于具有较高的工作电压和比能量密度,使其在移动设备、电动工具以及电动汽车上的应用越来越广泛。当然,随着用户需求的不断提升,锂离子电池的使用寿命变为用户需求的一大关键点。
现有的电池在制备过程中存在浆料分散不均匀现象,电芯在制作完成后会影响电池的使用性能,尤其在循环充放电过程中极片会出现局部失效的现象。由于极片不同部位的充放电能力不同导致极片的不同部位会出现不同程度的失效,从而影响电芯的厚度及平整度,并且循环出现快速衰减,影响电池的寿命和安全性能,故亟需一种解上述问题的技术方案。
发明内容
本发明的目的在于:针对现有技术的不足,而提供一种活性浆料的制备方法,称取一定量的第一颗粒活性物质与第二颗粒活性物质,将第一颗粒活性物质、第二颗粒活性物质分别与不同质量份数比的导电剂和粘结剂进行混合,再将二者混合使浆料分散更均匀,一致性好,涂覆极片后厚度、平整度好。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种活种活性浆料的制备方法,包括以下步骤:
步骤(A):分别选取第一颗粒活性物质和第二颗粒活性物质,所述第一颗粒活性物质的粒径大于第二颗粒活性物质的粒径;分别称取第一导电剂和第二导剂剂,所述第一导电剂的质量大于所述第二导电剂的质量;
步骤(B):将所述第一颗粒活性物质与所述第一导电剂、第一粘结剂混合制得第一浆料;
步骤(C):将所述第二颗粒活性物质与所述第二导电剂、第二粘结剂混合制得第二浆料;
步骤(D):将所述第一浆料和所述第二浆料混合制得活性浆料。
作为本发明一种活性浆的制备方法的一种改进,所述第一颗粒活性物质、所述第一导电剂和所述第一粘结剂的质量份数比为94.5~98.5:0.8~2.5:1~3。
作为本发明一种活性浆的制备方法的一种改进,所述第二颗粒活性物质、所述第二导电剂和所述第二粘结剂的质量份数比为94.5~98.5:0.5~2.0:1~3。
作为本发明一种活性浆的制备方法的一种改进,所述第一颗粒活性物质的粒径Dv50为15~20μm。
作为本发明一种活性浆的制备方法的一种改进,所述第二颗粒活性物质的粒径Dv50为3~6μm。
作为本发明一种活性浆的制备方法的一种改进,所述第一颗粒活性物质与所述第二颗粒活性物质的质量份数比为9~5:1~5。
作为本发明一种活性浆的制备方法的一种改进,所述步骤(B)中第一浆料的固含量为80%~90%,步骤(C)中第二浆料的固含量为80%~90%。
优选地,所述步骤(B)和步骤(C)中溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或两种以上混合物。
优选地,所述步骤(B)和步骤(C)中粘结剂为聚丙烯酸、聚偏二氟乙烯中的一种或两种混合。
优选地,所述步骤(B)和步骤(C)中导电剂为碳纤维、科琴黑、乙炔黑、碳纳米管或石墨烯中的一种或两种以上混合物。
本发明的目的之二在于:针对现有技术的不足,而提供一种活性浆料,具有第一颗粒活性物质和第二颗粒活性物质,且第一颗粒活性物质、第二颗粒活性物质分别配比不同质量的导电剂和粘结剂,使活性浆料分散性更好,一致性更好。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种活性浆料,由上述的活性浆料的制备方法制得。
本发明的目的之三在于:针对现有技术的不足,而提供一种正极片,具有均匀一致性的活性浆料,避免正极片局部失效的情况,保持电芯厚度和平整性,延长电池寿命,提高电池安全性能。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种正极片,包括箔材和涂覆在箔材至少一面的活性浆料,所述活性浆料为上述的活性浆料。
本发明的目的之四在于:针对现有技术的不足,而提供一种锂离子电池,具有充放电性一致的正极片,避免局部失效的问题,安全性好,寿命长。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种锂离子电池,包括正极片、负极片、隔膜以及电解液,所述隔膜用于分隔所述正极片和所述负极片,所述正极片为上述的正极片。
优选地,所述负极片包括箔材以及涂覆在箔材至少一面的负极浆料,所述负极浆料包括质量份数为97~98.5:1.2~1.6:0.4~2.0:1.3~2.3的负极活性物质:负极分散剂:负极导电剂:负极粘接剂。
相对于现有技术,本发明的有益效果在于:本发明的一种活性浆料的制备方法选取不同粒径大小的第一颗粒活性物质和第二颗粒活性物质,第一颗粒活性物质和第二颗粒活性物质分别与导电剂粘结剂混合,而且与第一颗粒活性物质混合的第一导电剂较多,与第二颗粒活性物质混合的第二导电剂较少,第一导电剂在粘结剂的作用下牢固地粘附在第一颗粒活性物质的表面形成较大的第一团状物,第一团状物聚集形成第一浆料;同理,第二导电剂在粘结剂的作用下牢固地粘附在第二颗粒活性物质的表面形成第二团状物,第二团状物聚集形成第二浆料,第一浆料和第二浆料混合,使第一团状物与第二团状物混合均匀,并且第一颗粒活性物质表面的第一导电剂在粘结剂的作用下仍粘附在第一颗粒活性物质的表面,而没有在混合中脱离并粘附近在第二颗粒活性物质的表面,因此第一浆料和第二浆料混合后,第一颗粒活性物质表面仍具有较多的第一导电剂,第二颗粒活性物质具有较小的第二导电剂,使第一颗粒活性物质的中锂离子在较多的第一导电剂的作用下,更容易更多地在浆料中脱离与嵌入,从而与第二颗粒活性物质中锂离子的脱离与嵌入达到平衡,进而使浆料整体更均匀,一致性好,有效降低局部失效的情况,而且提高高温循环性5%~20%,延长循环寿命。
附图说明
图1是本发明一种活性浆料的制备方法制得的活性浆料的放大图。
图2是本发明一种活性浆料的制备方法中第一浆料的放大图。
图3是本发明一种活性浆料的制备方法中第二浆料的放大图。
图4是现有技术制备的浆料的放大图。
图5是现有技术制备的浆料在45℃进行循环充放电的电容保持率曲线图。
图6是本发明一种活性浆料的制备方法制得的活性浆料在45℃进行循环充放电的电容保持率曲线图。
图7是现有技术的浆料与本发明制得的浆料在45℃进行循环充放电的电容保持率曲线对比图。
图8是现有技术制备的浆料涂覆在负极表面经过2000次充放电循环后的使用状态图。
图9是本发明制备的活性浆料涂覆在负极表面经过2000次充电循环后的使用状态图。
具体实施方式
1、一种活种活性浆料的制备方法,包括以下步骤:
步骤(A):分别选取第一颗粒活性物质和第二颗粒活性物质,所述第一颗粒活性物质的粒径大于第二颗粒活性物质的粒径;分别称取第一导电剂和第二导剂剂,所述第一导电剂的质量大于所述第二导电剂的质量;
步骤(B):将所述第一颗粒活性物质与所述第一导电剂、第一粘结剂混合制得第一浆料;
步骤(C):将所述第二颗粒活性物质与所述第二导电剂、第二粘结剂混合制得第二浆料;
步骤(D):将所述第一浆料和所述第二浆料混合制得活性浆料。
第二颗粒活性物质粒径较小,锂离子扩散路径较短,容易脱出锂离子。第一颗粒活性物质与之相反,锂离子扩散路径较长,不容易脱出。随着电池时间的增加,长期的循环过程中第二颗粒活性物质脱出较多的锂离子,导致第二颗粒活性物质容易引起活性物质发生相变从而失效,第一颗粒活性物质脱出较少的锂离子,导致锂离子的容量发挥不出来,从而使电池的能量密度降低,同时容易导致局部失效的问题。本发明的一种活性浆料的制备方法选取具有不同粒径的第一颗粒活性物质和第二颗粒活性物质,既提供一定的锂离子含量,又保证锂离子嵌入和脱离的移动速率,第一颗粒活性物质和第二颗粒活性物质分别单独混合,使第一颗粒活性物质具有较多的导电剂,第二颗粒活性物质具有较小的导电剂,后将第一浆料和第二浆料混合,使浆料整体均匀性一致性好,有效降低局部失效的情况,提高高温循环性5%~20%,延长循环寿命。第一颗粒活性物质分别与第一导电剂和粘结剂混合时,第一颗粒活性物质的表面首先粘附着大量的第一导电剂和粘结剂,使第一颗粒活性物质表面具有较多的第一导电剂且粘附在表面的导电剂不易脱离,从而形成第一浆料;而第二颗粒活性物质与导电剂和第二粘结剂混合时,由于控制第二导电剂用量,使第二颗粒活性物质的表面具有更少的第二导电剂并形成第二浆料,第二浆料与第一浆料混合时,而第一导电剂和第二导电剂在粘结剂的作用下与活性物质粘附并没有在第二次混合时而分散,故第二次混合时第一浆料与第二浆料进行均匀混合,形成均匀一致的活性浆料。本发明的浆料制备方法既不影响极片的压实密度,又可改善极片的局部失效问题。
优选地,所述第一颗粒活性物质、所述第一导电剂和所述第一粘结剂的质量份数比为94.5~98.5:0.8~2.5:1~3。控制第一颗粒活性物质、第一导电剂和第一粘结剂的用量,使混合使三者匹配均匀,第一颗粒活性物质表面均匀地粘附近第一导电剂,混合形成的第一浆料均一性好,而且避免第一导电剂有多余,使在后续混合时,第一导电剂粘附在第二颗粒活性物质的表面,使第二颗粒活性物质的表面的导电剂用量过多,导致第一颗粒活性物质中锂离子脱离与嵌入与第二颗粒活性物质中锂离子脱离与嵌入不平衡,使浆料不均一,容易出现局部失效的情况。
优选地,所述第二颗粒活性物质、所述第二导电剂和所述第二粘结剂的质量份数比为94.5~98.5:0.5~2.0:1~3。控制第二颗粒活性物质、第二导电剂和第二粘结剂的用量,使混合使三者匹配均匀,第二颗粒活性物质表面均匀地粘附近第二导电剂,混合形成的第二浆料均一性好,第一颗粒活性物质中锂离子脱离与嵌入与第二颗粒活性物质中锂离子脱离与嵌入平衡。
优选地,所述第一颗粒活性物质的粒径Dv50为15~20μm。第一颗粒活性物质具有较多的锂离子,能够提供一定量的锂离子量,但第一颗粒活性物质中的锂离子脱离需要扩散路径较长,不容易脱出,故大颗粒脱出较少的锂离子。其中粒径Dv50也称为“中值粒径”,表示所述活性物质在体积基准的粒度分布中,50%的颗粒粒径在15~20μm范围内,50%的颗粒粒径大于或小于该值。优选地,第一颗粒活性物质的粒径Dv50为16~20μm,16~18μm,15μm,16μm,17μm,118μm,19μm,20μm。
优选地,所述第二颗粒活性物质的粒径Dv50为3~6μm。第二颗粒活性物质粒径较小,锂离子扩散路径较短,容易脱出锂离子,电池在时间过程中,长期的循环过程中小颗粒脱出较多的锂离子,导致第二颗粒活性物质容易引起活性物质发生相变从而失效,第一颗粒活性物质脱出较少的锂离子,导致锂离子的容量发挥不出来,从而使电池的能量密度降低,同时容易引发局部失效的情况。其中粒径Dv50也称为“中值粒径”,表示所述活性物质在体积基准的粒度分布中,50%的颗粒粒径在3~6μm围内,50%的颗粒粒径大于或小于该值。优选地,第二颗粒活性物质的粒径Dv50为3~6μm,3μm,4μm,5μm,6μm。
优选地,所述第一颗粒活性物质与所述第二颗粒活性物质的质量份数比为9~5:1~5。第一颗粒活性物质的粒径较大,能够提供一定量的锂离子,第二颗粒活性物质的粒径较小,容易脱离出锂离子,控制第一颗粒活性物质与第二颗粒活性物质的量,使浆料具有一定的容量,以及具有均匀一致的电化学性能。
优选地,所述步骤(B)中第一浆料的固含量为80%~90%,步骤(C)中第二浆料的固含量为80%~90%。控制第一浆料和第二浆料的固含量,保证浆料具有一定的流动性,以便后续二者混合搅拌以及涂覆形成平整的平面,保证极片厚度的一致性。
优选地,所述步骤(B)和步骤(C)中溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或两种以上混合物。
优选地,所述步骤(B)和步骤(C)中粘结剂为聚丙烯酸、聚偏二氟乙烯中的一种或两种混合。
优选地,所述步骤(B)和步骤(C)中导电剂为碳纤维、科琴黑、乙炔黑、碳纳米管或石墨烯中的一种或两种以上混合物。
2、一种活性浆料,由上述的活性浆料的制备方法制得。
本发明的一种活性浆料中的第一颗粒活性物质具有较多的导电剂,第二颗粒活性物质具有较小的导电剂,使浆料整体均匀性一致性好,有效降低局部失效的情况,提高高温循环性能。本发明的一种活性浆料,具有一定配比的第一颗粒活性物质和第二颗粒活性物质,且第一颗粒活性物质、第二颗粒活性物质分别配比不同质量的导电剂和粘结剂,使活性浆料分散性更好,一致性更好。
3、一种正极片,包括箔材和涂覆在箔材至少一面的活性浆料,所述活性浆料为上述的活性浆料。
本发明的正极片中的活性浆料具有良好的均匀性和一致性,而且活性浆料层具有良好的压实密度,电性能好,高温性能提高5%~20%。本发明的一种正极片,具有均匀一致性的活性浆料,避免正极片局部失效的情况,保持电芯厚度和平整性,延长电池寿命,提高电池安全性能。
4、一种锂离子电池,包括正极片、负极片、隔膜以及电解液,所述隔膜用于分隔所述正极片和所述负极片,所述正极片为上述的正极片。
本发明的一种锂离子电池具有较好的安全性能,使用寿命长,高温性能良好。一种锂离子电池,具有充放电性一致的正极片,避免局部失效的问题,安全性好,寿命长。
其中,正极片的集流体上涂覆的活性物质层,可以是包括但不限于化学式如LiaNixCoyMzO2-bNb(其中0.95≤a≤1.2,x>0,y≥0,z≥0,且x+y+z=1,0≤b≤1,M选自Mn,Al中的一种或多种的组合,N选自F,P,S中的一种或多种的组合)所示的化合物中的一种或多种的组合,所述正极活性物质还可以是包括但不限于LiCoO2、LiNiO2、LiVO2、LiCrO2、LiMn2O4、LiCoMnO4、Li2NiMn3O8、LiNi0.5Mn1.5O4、LiCoPO4、LiMnPO4、LiFePO4、LiNiPO4、LiCoFSO4、CuS2、FeS2、MoS2、NiS、TiS2等中的一种或多种的组合。所述正极活性物质还可以经过改性处理,对正极活性物质进行改性处理的方法对于本领域技术人员来说应该是己知的,例如,可以采用包覆、掺杂等方法对正极活性物质进行改性,改性处理所使用的材料可以是包括但不限于Al,B,P、Zr、Si、Ti、Ge、Sn、Mg、Ce、W等中的一种或多种的组合。而所述正极集流体通常是汇集电流的结构或零件,所述正极集流体可以是本领域各种适用于作为锂离子电池正极集流体的材料,例如,所述正极集流体可以是包括但不限于金属箔等,更具体可以是包括但不限于铝箔等。
负极片的集流体上涂覆的活性物质层可以是包括但不限于石墨、软碳、硬碳、碳纤维、中间相碳微球、硅基材料、锡基材料、钛酸锂或其他能与锂形成合金的金属等中的一种或几种。其中,所述石墨可选自人造石墨、天然石墨以及改性石墨中的一种或几种;所述硅基材料可选自单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅合金中的一种或几种;所述锡基材料可选自单质锡、锡氧化合物、锡合金中的一种或几种。所述负极集流体通常是汇集电流的结构或零件,所述负极集流体可以是本领域各种适用于作为锂离子电池负极集流体的材料,例如,所述负极集流体可以是包括但不限于金属箔等,更具体可以是包括但不限于铜箔等。
而所述隔膜可以是本领域各种适用于锂离子电池隔膜的材料,例如,可以是包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、芳纶、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺,聚酰胺、聚酯和天然纤维等中的一种或多种的组合。
该锂离子电池还包括电解液,电解液包括有机溶剂、电解质锂盐和添加剂。其中,电解质锂盐可以是高温性电解液中采用的LiPF6和/或LiBOB;也可以是低温型电解液中采用的LiBF4、LiBOB、LiPF6中的至少一种;还可以是防过充型电解液中采用的LiBF4、LiBOB、LiPF6、LiTFSI中的至少一种;亦可以是LiClO4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2中的至少一种。而有机溶剂可以是环状碳酸酯,包括PC、EC;也可以是链状碳酸酯,包括DFC、DMC、或EMC;还可以是羧酸酯类,包括MF、MA、EA、MP等。而添加剂包括但不限于成膜添加剂、导电添加剂、阻燃添加剂、防过充添加剂、控制电解液中H2O和HF含量的添加剂、改善低温性能的添加剂、多功能添加剂中的至少一种。
下面结合具体实施方式和说明书附图,对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式并不限于此。
实施例1
1、一种活性浆料的制备方法,包括以下步骤:
步骤(A):按质量份数比为9:5称取第一颗粒活性物质和第二颗粒活性物质;
步骤(B):将第一颗粒活性物质、第一导电剂和第一粘结剂按质量份数比为95:2:1加入溶剂中混合得第一浆料,如图2所示;
步骤(C):将第二颗粒活性物质、第二导电剂、第二粘结剂按质量份数比为95:1.5:2加入溶剂中混合得第二浆料,如图3所示;
步骤(D):将步骤(B)制得的第一浆料和步骤(C)制得的第二浆料混合制得活性浆料,如图1所示。
其中,所述第一颗粒活性物质的粒径Dv50为18μm。
其中,所述第二颗粒活性物质的粒径Dv50为5μm。
其中,所述步骤(B)中第一浆料的固含量为85%,步骤(C)中第二浆料的固含量为85%。
其中,所述步骤(B)和步骤(C)中粘结剂为聚偏二氟乙烯。
其中,所述步骤(B)和步骤(C)中导电剂为碳纤维。
其中,所述步骤(B)和步骤(C)中溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
2、一种活性浆料,由上述制备方法制得。
3、一种正极片,包括箔材和涂覆在箔材两面的活性浆料,所述活性浆料为上述的活性浆料。所述箔材为铜箔。
4、一种负极片的制备:将硅碳负极活性物质与导电剂超导碳、增稠剂羧甲基纤维素钠、粘结剂丁苯橡胶按质量比96.5:1.0:1.0:1.5制成负极浆料,涂布在集流体铜箔上并在85℃下烘干收卷后,再在铜箔另一面按上述方法进行正极浆料涂布和干燥,然后将制备出的铜箔双面涂有负极活性物质层的极片进行冷压切边、裁片、分条,分条后制成负极片。
5、隔膜选取厚度为7μm的聚乙烯多孔薄膜作为隔膜。
6、电解液的制备:将六氟磷酸锂(LiPF6)溶解于碳酸二甲酯(DEC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)混合溶剂中(三者的质量比为3:5:2),得到电解液。
7、一种锂离子电池,包括正极片、负极片、隔膜以及电解液,所述隔膜用于分隔所述正极片和所述负极片,所述正极片为上述的正极片,将上述正极片、隔膜和负极片卷绕成电芯,电芯容量约为5Ah。隔膜位于相邻的正极片和负极片之间,正极以铝极耳点焊引出,负极以镍极耳点焊引出;然后将电芯置于铝塑包装袋中,烘烤后注入上述电解液,经封装、化成、分容等工序,最后制成锂离子电池。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于:活性浆料的制备方法:
一种活性浆料的制备方法,包括以下步骤:
步骤(A):按质量份数比为8:5称取第一颗粒活性物质和第二颗粒活性物质;
步骤(B):将第一颗粒活性物质、第一导电剂和第一粘结剂按质量份数比为96:1:2加入溶剂中混合得第一浆料;
步骤(C):将第二颗粒活性物质、第二导电剂、第二粘结剂按质量份数比为98:0.5:1加入溶剂中混合得第二浆料;
步骤(D):将步骤(B)制得的第一浆料和步骤(C)制得的第二浆料混合制得活性浆料。
其中,所述第一颗粒活性物质的粒径Dv50为15μm。
其中,所述第二颗粒活性物质的粒径Dv50为3μm。
其中,所述步骤(B)中第一浆料的固含量为80%,步骤(C)中第二浆料的固含量为80%。
其中,所述步骤(B)和步骤(C)中粘结剂为聚丙烯酸。
其中,所述步骤(B)和步骤(C)中导电剂为石墨烯。
其中,所述步骤(B)和步骤(C)中溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于:活性浆料的制备方法:
一种活性浆料的制备方法,包括以下步骤:
步骤(A):按质量份数比为7:2称取第一颗粒活性物质和第二颗粒活性物质;
步骤(B):将第一颗粒活性物质、第一导电剂和第一粘结剂按质量份数比为94.5:1.5:1加入溶剂中混合得第一浆料;
步骤(C):将第二颗粒活性物质、第二导电剂、第二粘结剂按质量份数比为98.5:2.0:3加入溶剂中混合得第二浆料;
步骤(D):将步骤(B)制得的第一浆料和步骤(C)制得的第二浆料混合制得活性浆料。
其中,所述第一颗粒活性物质的粒径Dv50为20μm。
其中,所述第二颗粒活性物质的粒径Dv50为6μm。
其中,所述步骤(B)中第一浆料的固含量为90%,步骤(C)中第二浆料的固含量为90%。
其中,所述步骤(B)和步骤(C)中粘结剂为聚丙烯酸。
其中,所述步骤(B)和步骤(C)中导电剂为碳纳米管。
其中,所述步骤(B)和步骤(C)中溶剂为二甲基乙酰胺。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于:活性浆料的制备方法:
一种活性浆料的制备方法,包括以下步骤:
步骤(A):按质量份数比为5:1称取第一颗粒活性物质和第二颗粒活性物质;步骤(B):将第一颗粒活性物质、第一导电剂和第一粘结剂按质量份数比为96:0.8:2加入溶剂中混合得第一浆料;
步骤(C):将第二颗粒活性物质、第二导电剂、第二粘结剂按质量份数比为97:0.5:3加入溶剂中混合得第二浆料;
步骤(D):将步骤(B)制得的第一浆料和步骤(C)制得的第二浆料混合制得活性浆料。
其中,所述第一颗粒活性物质的粒径Dv50为16μm。
其中,所述第二颗粒活性物质的粒径Dv50为5μm。
其中,所述步骤(B)中第一浆料的固含量为80%,步骤(C)中第二浆料的固含量为80%。
其中,所述步骤(B)和步骤(C)中粘结剂为聚偏二氟乙烯。
其中,所述步骤(B)和步骤(C)中导电剂为碳纤维。
其中,所述步骤(B)和步骤(C)中溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于:活性浆料的制备方法:
一种活性浆料的制备方法,包括以下步骤:
步骤(A):按质量份数比为6:1称取第一颗粒活性物质和第二颗粒活性物质;步骤(B):将第一颗粒活性物质、第一导电剂和第一粘结剂按质量份数比为98.5:2.5:2加入溶剂中混合得第一浆料;
步骤(C):将第二颗粒活性物质、第二导电剂、第二粘结剂按质量份数比为98.5:0.5:1加入溶剂中混合得第二浆料;
步骤(D):将步骤(B)制得的第一浆料和步骤(C)制得的第二浆料混合制得活性浆料。
其中,所述第一颗粒活性物质的粒径Dv50为17μm。
其中,所述第二颗粒活性物质的粒径Dv50为3μm。
其中,所述步骤(B)中第一浆料的固含量为90%,步骤(C)中第二浆料的固含量为90%。
其中,所述步骤(B)和步骤(C)中粘结剂为聚丙烯酸。
其中,所述步骤(B)和步骤(C)中导电剂为乙炔黑。
其中,所述步骤(B)和步骤(C)中溶剂为二甲基乙酰胺。
对比例1
对比例1与实施例1不同之处在于:将第一颗粒活性物质、第二颗粒活性物质、导电剂和粘结剂按质量份数比95:95:5:6为混合制得活性浆料,制备出的活性浆料如图4。
其余与实施例1相同,这里不再赘述。
性能测试
将上述实施例1-5以及对比例1制备出的电池进行性能测试,测试结果记录下表1,同时将实施例1和对比例1在45℃进行400次循环充放电,对比例1测试结果记录为图5,实施例1测试结果记录为图6,并将实施例1和对比例1在45℃进行400次循环充放电的电容保持率曲线对比结果记录为图7。1、电容保持率测试:取被测电池在45℃测试温度下,静置5分钟,以1.5C的电流将锂离子电池恒流充电至4.2V,再以4.2V的恒压充电至0.05C;静置5分钟,再以1.5C的电流恒流放电至3.0V,静置5分钟。重复上述充放电流程500次,记录每一次循环后放电容量。通过下式计算锂离子电池的循环后容量保持率。循环后容量保持率=(循环后放电容量/首次循环的放电容量)x100%。2、界面均一性测试:取实施例1制备的活性浆料涂覆在负极片表面,取对比例1制备的活性浆料涂覆在负极片表面,二者分别制备出锂离子电池后经过2000次充放电循环,拆开负极片观察并拍照记录界面的均一性,对比例1的负极界面如图8所示,实施例1的负极界面如图9所示。
表1
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
电容保持率(%) | 88.9 | 88.8 | 87.5 |
实施例4 | 实施例5 | 对比例1 | |
电容保持率(%) | 88.5 | 87.9 | 83 |
由上表1得出,本发明实施例1制备出的活性浆料具有良好的电容保持率,经过400次循环充放电后电容保持率仍保持88.9%,而对比例1的电容保持率只有83%,电容保持率较差。由图5-7可以得出,当充放电循环在100次内时,本发明实施例1的活性浆料的电容保持率相对对比例1的电容保持率好一些,二者存在差距但差距不大,但充放电循环在100次至400次之间时,本实施例1的活性浆料的电容保持率下降低了10%,而对比例1的电容保持率下降了15%,由此可得,对比例1的电池寿命正在急剧下降,容易发生安全问题,而实施例1的活性浆料的电容保持率仍保持在88.9%,锂离子嵌入和脱离情况良好了,不会出现局部失效问题,电池安全性能好。
由图8和图9可以看到,随着使用时间的增加,锂离子电池后经过2000次充放电循环后,对比例1的负极界面已出现局部失效的情况,如图8所示,极易引发安全问题,而本实施例1的负极界面仍然保持均匀平整,如图9所示,厚度均一,一致性好,电池电性能良好,使用寿命长。
根据上述说明书的揭示和教导,本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此,本发明并不局限于上述的具体实施方式,凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。
Claims (10)
1.一种活性浆料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤(A):分别选取第一颗粒活性物质和第二颗粒活性物质,所述第一颗粒活性物质的粒径大于第二颗粒活性物质的粒径;分别称取第一导电剂和第二导剂剂,所述第一导电剂的质量大于所述第二导电剂的质量;
步骤(B):将所述第一颗粒活性物质与所述第一导电剂、第一粘结剂混合制得第一浆料;
步骤(C):将所述第二颗粒活性物质与所述第二导电剂、第二粘结剂混合制得第二浆料;
步骤(D):将所述第一浆料和所述第二浆料混合制得活性浆料。
2.根据权利要求1所述的一种活性浆料的制备方法,其特征在于:所述第一颗粒活性物质、所述第一导电剂和所述第一粘结剂的质量份数比为94.5~98.5:0.8~2.5:1~3。
3.根据权利要求1所述的一种活性浆料的制备方法,其特征在于:所述第二颗粒活性物质、所述第二导电剂和所述第二粘结剂的质量份数比为94.5~98.5:0.5~2.0:1~3。
4.根据权利要求1所述的一种活性浆料的制备方法,其特征在于:所述第一颗粒活性物质的粒径Dv50为15~20μm。
5.根据权利要求1所述的一种活性浆料的制备方法,其特征在于:所述第二颗粒活性物质的粒径Dv50为3~6μm。
6.根据权利要求1所述的一种活性浆料的制备方法,其特征在于:所述第一颗粒活性物质与所述第二颗粒活性物质的质量份数比为9~5:1~5。
7.根据权利要求1所述的一种活性浆料的制备方法,其特征在于:所述步骤(B)中第一浆料的固含量为80%~90%,步骤(C)中第二浆料的固含量为80%~90%。
8.一种活性浆料,其特征在于:由上述权利要求1-7中任一项所述的活性浆料的制备方法制得。
9.一种正极片,其特征在于:包括箔材和涂覆在箔材至少一面的活性浆料,所述活性浆料为权利要求8所述的活性浆料。
10.一种锂离子电池,其特征在于:包括正极片、负极片、隔膜以及电解液,所述隔膜用于分隔所述正极片和所述负极片,所述正极片为权利要求9所述的正极片。
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