技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋰電池正極漿料及其合漿方法。

背景技術(shù)：

鋰離子電池具有開路電壓高、能量密度高、自放電率低、無記憶效應(yīng)、對環(huán)境友好、循環(huán)次數(shù)多、可快充快放等優(yōu)點(diǎn)。作為一類重要的化學(xué)電源，鋰離子電池已逐步走向電動(dòng)汽車動(dòng)力領(lǐng)域。

鋰離子電池動(dòng)力電池領(lǐng)域中，在2015年新能源汽車迎來了爆發(fā)式的增長，需求的增加帶動(dòng)了新能源汽車的快速增長的同時(shí)，也帶動(dòng)了對高性能動(dòng)力電池的需求。鋰電池作為中國動(dòng)力電池的主流，對于高能量高性能的追求，是技術(shù)發(fā)展的必然方向。

目前，提高電池的能量密度，有兩種方法：一是削減對產(chǎn)生電力沒有貢獻(xiàn)的部材，比如減薄正負(fù)極的集電體及隔膜、減少粘結(jié)劑及導(dǎo)電輔助材料等，是通過電池設(shè)計(jì)來提高。但這種做法存在極限限制；二是通過增大電極活性物質(zhì)（正負(fù)極）的單位重量或者單位體積的容量，通過增加漿料中活性物質(zhì)的量，來提高單位面積中活性物質(zhì)質(zhì)量，從而能夠提高材料大倍率充放電性能以及能量密度，但是提高活性物質(zhì)的質(zhì)量的同時(shí)會(huì)帶來掉粉等影響，因此，在不影響電池性能的前提下，提高電池漿料中活性物質(zhì)的比例尤其重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種鋰電池正極漿料及其合漿方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)電池漿料中活性物質(zhì)的比例低的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種鋰電池正極漿料，其原料包括正極材料、粘結(jié)劑及分散劑，所述鋰電池正極漿料還包括石墨烯，所述正極材料、粘結(jié)劑、石墨烯、分散劑的重量百分比分別為正極材料93-97%、粘結(jié)劑2-5%、石墨烯1-2%、分散劑0.3-0.8%。

優(yōu)選的，所述正極材料為磷酸鐵鋰、鈷酸鋰或錳酸鋰中的一種。

優(yōu)選的，所述粘結(jié)劑為HSV900、吳羽PVDF9100、吳羽PVDF4300中的至少一種。

優(yōu)選的，所述分散劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚偏氟乙烯中的一種或者兩種，所述聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯的質(zhì)量比為1:1。

一種使用鋰電池正極漿料的合漿方法，包括以下步驟：

S1、稱取正極材料、石墨烯、粘結(jié)劑、分散劑；

S2、將粘結(jié)劑置于合漿缸中，加入合漿溶劑，在真空環(huán)境下攪拌1~2h，且真空環(huán)境的真空度為-0.08 ~ -0.1Mpa，得到漿料；

S3、將分散劑與石墨烯混合均勻后加入步驟S1制得的漿料中，真空環(huán)境下攪拌1~3 h，保持真空度不變，繼續(xù)加入正極材料，攪拌4~8 h，即可。

優(yōu)選的，步驟S2所述合漿溶劑為N-甲基吡咯烷酮。

優(yōu)選的，步驟S2所述合漿溶劑的質(zhì)量為所述正極材料質(zhì)量的15%~30%。

優(yōu)選的，步驟S2所述漿料的粘度均為6000~15000 mPa·s

本發(fā)明提供一種鋰電池正極漿料及其合漿方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明鋰電池正極漿料采用石墨烯作為導(dǎo)電劑，能夠明顯提高電芯的導(dǎo)電性，采用此種導(dǎo)電劑能夠避免電芯硬脹；使用的粘附劑具有較好的粘結(jié)性，剝離強(qiáng)度高；本發(fā)明采用石墨烯配合粘結(jié)劑及其他助劑，通過大量實(shí)驗(yàn)調(diào)整石墨烯、粘結(jié)劑等原料的種類以及含量，使得最終制得的鋰電池正極漿料中活性物質(zhì)的量大大提高，達(dá)到93%-97%，涂布后沒有掉粉現(xiàn)象，而且單體電芯的充放電性能和能量密度也大大提高；

本發(fā)明鋰電池正極漿料的合漿方法能夠減少合漿溶劑的用量，從而降低生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1對應(yīng)的方形20100140電芯的充放電曲線圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2對應(yīng)的方形20100140電芯的充放電曲線圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例鋰電池正極漿料由以下重量百分比的原料制成：磷酸鐵鋰95%、石墨烯2%、粘結(jié)劑2.5%、分散劑0.5%；

其中粘結(jié)劑為吳羽PVDF 9100和吳羽PVDF4300按質(zhì)量比3:1混合；分散劑為聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯按質(zhì)量比為1:1混合；合漿溶劑為N-甲基吡咯烷酮；

本實(shí)施例使用鋰電池正極漿料的合漿方法，包括以下步驟：

S1、稱取磷酸鐵鋰、石墨烯、吳羽PVDF 9100、吳羽PVDF4300、聚乙烯吡咯烷酮、聚偏氟乙烯；

S2、將吳羽PVDF 9100和吳羽PVDF4300混合后置于合漿缸中，加入合漿溶劑，在真空環(huán)境下攪拌1h，且真空環(huán)境的真空度為-0.1Mpa，得到漿料；

S3、首先將聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯混合，再與石墨烯混合均勻后加入步驟S1制得的漿料中，真空環(huán)境下攪拌3 h，保持真空度不變，繼續(xù)加入磷酸鐵鋰，攪拌6h，低速勻漿，漿料粘度保持在6000~15000 mPaS，即可。

將本實(shí)施例制備的漿料涂覆在厚度為15 μm的涂炭鋁箔上，涂覆的面密度為360 g/m²，涂覆厚度為250 μm。

磷酸鐵鋰經(jīng)過包覆后，在方形20100140電芯平臺(tái)上，制備電芯，且電芯負(fù)極為石墨。

圖1為本實(shí)施例對應(yīng)的方形20100140電芯的充放電曲線圖。由圖1可以看出，0.33C，0.5C，1C，1.5C倍率下充放電容量均能夠達(dá)到25Ah。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例鋰電池正極漿料由以下重量百分比的原料制成：磷酸鐵鋰96%、石墨烯1.5%、粘結(jié)劑2%、分散劑0.5%；

其中粘結(jié)劑為吳羽PVDF 9100；分散劑為聚乙烯吡咯烷酮；合漿溶劑為N-甲基吡咯烷酮；

本實(shí)施例使用鋰電池正極漿料的合漿方法，包括以下步驟：

S1、稱取磷酸鐵鋰、石墨烯、吳羽PVDF 9100、聚乙烯吡咯烷酮、；

S2、將吳羽PVDF 9100置于合漿缸中，加入合漿溶劑，在真空環(huán)境下攪拌1h，且真空環(huán)境的真空度為-0.1Mpa，得到漿料；

S3、將聚乙烯吡咯烷酮與石墨烯混合均勻后加入步驟S1制得的漿料中，真空環(huán)境下攪拌3 h，保持真空度不變，繼續(xù)加入磷酸鐵鋰，攪拌6h，低速勻漿，漿料粘度保持在6000~15000 mPaS，即可。

將本實(shí)施例制備的漿料涂覆在厚度為15 μm的涂炭鋁箔上，涂覆的面密度為360 g/m²，涂覆厚度為300 μm。

磷酸鐵鋰經(jīng)過包覆后，在方形20100140電芯平臺(tái)上，制備電芯，且電芯負(fù)極為石墨。

圖2為本實(shí)施例對應(yīng)的方形20100140電芯的充放電曲線圖。由圖2可以看出，0.33C，0.5C，1C，1.5C倍率下充放電容量均能夠達(dá)到25Ah。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例鋰電池正極漿料由以下重量百分比的原料制成：鈷酸鋰93%、石墨烯2%、粘結(jié)劑4.2%、分散劑0.8%；

其中粘結(jié)劑為HSV900；分散劑為聚偏氟乙烯；合漿溶劑為N-甲基吡咯烷酮；

本實(shí)施例使用鋰電池正極漿料的合漿方法，包括以下步驟：

S1、稱取鈷酸鋰、石墨烯、HSV900、聚偏氟乙烯；

S2、將HSV900置于合漿缸中，加入合漿溶劑，在真空環(huán)境下攪拌2h，且真空環(huán)境的真空度為-0.08Mpa，得到漿料；

S3、將聚偏氟乙烯與石墨烯混合均勻后加入步驟S1制得的漿料中，真空環(huán)境下攪拌1h，保持真空度不變，繼續(xù)加入鈷酸鋰，攪拌4h，低速勻漿，漿料粘度保持在6000~15000 mPaS，即可。

實(shí)施例4：

本實(shí)施例鋰電池正極漿料由以下重量百分比的原料制成：錳酸鋰97%、石墨烯1%、粘結(jié)劑2%；

其中粘結(jié)劑為吳羽PVDF 9100和吳羽PVDF4300按質(zhì)量比3:1混合；分散劑為聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯按質(zhì)量比為1:1混合；合漿溶劑為N-甲基吡咯烷酮；

本實(shí)施例使用鋰電池正極漿料的合漿方法，包括以下步驟：

S1、稱取錳酸鋰、石墨烯、吳羽PVDF 9100、吳羽PVDF4300、聚乙烯吡咯烷酮、聚偏氟乙烯；

S2、將吳羽PVDF 9100和吳羽PVDF4300混合后置于合漿缸中，加入合漿溶劑，在真空環(huán)境下攪拌2h，且真空環(huán)境的真空度為-0.1Mpa，得到漿料；

S3、首先將聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯混合，再與石墨烯混合均勻后加入步驟S1制得的漿料中，真空環(huán)境下攪拌3h，保持真空度不變，繼續(xù)加入錳酸鋰，攪拌8h，低速勻漿，漿料粘度保持在6000~15000 mPaS，即可。

綜上所述，本發(fā)明鋰電池正極漿料采用石墨烯作為導(dǎo)電劑，能夠明顯提高電芯的導(dǎo)電性，采用此種導(dǎo)電劑能夠避免電芯硬脹；使用的粘附劑具有較好的粘結(jié)性，剝離強(qiáng)度高；本發(fā)明采用石墨烯配合粘結(jié)劑及其他助劑，通過大量實(shí)驗(yàn)調(diào)整石墨烯、粘結(jié)劑等原料的種類以及含量，使得最終制得的鋰電池正極漿料中活性物質(zhì)的量大大提高，達(dá)到93%-97%，涂布后沒有掉粉現(xiàn)象，而且單體電芯的充放電性能和能量密度也大大提高；

本發(fā)明鋰電池正極漿料的合漿方法能夠減少合漿溶劑的用量，從而降低生產(chǎn)成本。

以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。