高比能量鋰離子電池用正極片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高比能量鋰離子電池用正極片 的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子電池作為一種20世紀(jì)90年代初期發(fā)展起來的先進(jìn)蓄電池，具有高比能量、 高電壓、寬工作溫度范圍、低自放電率和無記憶效應(yīng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，近年來在航空航天、空 間電源領(lǐng)域，尤其是電動(dòng)車等領(lǐng)域都有了廣泛的應(yīng)用。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，特別是對 鋰離子電池比能量的要求也越來越高，而鋰離子電池的比能量與正、負(fù)極片的材料體系密 切相關(guān)。
[0003] 目前，已被廣泛應(yīng)用的鋰離子電池正、負(fù)極片的材料體系中，正極材料主要以傳統(tǒng) 的鈷酸鋰（LiCoO2)、錳酸鋰（LiMn 2O4)、磷酸鐵鋰（LiFePO4)、鎳鈷錳（1:1:1)和鎳鈷鋰體系 為主，負(fù)極材料主要以及石墨類為主，這些電極材料的優(yōu)勢在于應(yīng)用工藝相對比較成熟，而 且長期循環(huán)性能相對穩(wěn)定，不足之處在于受材料體系的限制，導(dǎo)致電極材料的比容量難以 提高，上述正極材料的理論比容量都在200mAh/g以下，而根據(jù)今后鋰離子電池發(fā)展趨勢， 上述正極材料的比容量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不滿足電池的使用要求。針對高比能量鋰離子電池特性的需 求，開發(fā)出了高鎳三元材料正極材料體系，其比容量可以達(dá)到200mAh/g以上，但由于高鎳 三元材料特有的高鎳成分，其高電壓下的循環(huán)性能較差。為提高高電壓下的循環(huán)性能，在高 鎳三元材料電極表面涂覆一層鈷酸鋰正極漿料并烘干制成正極片，采用該正極片制成的高 比能量鋰離子電池，減小了產(chǎn)氣量，緩解了氣脹現(xiàn)象，提高了電池使用壽命，但是由于對電 極涂覆工藝的要求較高，工藝可行性較低，電池比能量受到鈷酸鋰體系的限制，降低了原本 高鎳三元材料電極的電池比能量，并且電池存在安全隱患問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為解決【背景技術(shù)】中存在的技術(shù)問題，提供電池具有高比能量、高安全特性 的高比能量鋰離子電池用正極片的制作方法。
[0005] 本發(fā)明包括如下技術(shù)方案：
[0006] 高比能量鋰離子電池用正極片的制作方法，包括高鎳三元材料正極片，其特點(diǎn)是： 包括以下步驟：
[0007] 步驟1將粒徑為IOOnm及以下的氧化物粉末與粘結(jié)劑、溶劑混合攪拌成固含量為 2%~30%的氧化物漿料；
[0008] 步驟2將步驟1制成的氧化物楽料涂覆在所述高鎳三元材料正極片兩面，100°C~ 120°C溫度下烘干IOmin以上，烘干后的高鎳三元材料正極片兩面均形成厚度為10 μ m及以 下的氧化物涂層，即完成本發(fā)明高比能量鋰離子電池用正極片的制作過程。
[0009] 本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)措施：
[0010] 步驟2中將步驟1制成的氧化物漿料涂覆在所述高鎳三元材料正極片兩面的方法 為通過噴涂設(shè)備完成，正極片兩面氧化物涂層的厚度通過噴涂設(shè)備的模頭參數(shù)進(jìn)行控制。
[0011] 步驟2中將步驟1制成的氧化物漿料涂覆在所述高鎳三元材料正極片兩面的方法 為通過凹版印刷設(shè)備完成，正極片兩面氧化物涂層的厚度通過凹版印刷設(shè)備凹坑的大小及 密度進(jìn)行控制。
[0012] 所述氧化物為氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯或氟化物之一種。
[0013] 所述粘結(jié)劑為水系粘結(jié)劑或有機(jī)系粘結(jié)劑。
[0014] 所述粘結(jié)劑為羧甲基纖維素類、丁苯橡膠或聚偏氟乙烯之一種。
[0015] 所述溶劑為有機(jī)溶劑。
[0016] 所述溶劑為水、N甲基吡咯烷酮或丙酮之一種。
[0017] 本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
[0018] 本發(fā)明通過在高鎳三元材料為正極活性物質(zhì)的電極表面涂覆一層氧化物涂層，對 減少高鎳三元材料電極表面與電解液的反應(yīng)活性面積起到了屏障作用，有效抑制了電池內(nèi) 部副反應(yīng)的發(fā)生，保證了高鎳三元材料為正極的電池在高溫儲(chǔ)存以及長期循環(huán)時(shí)的穩(wěn)定 性，極大地提高了電池的儲(chǔ)存和循環(huán)壽命，并且由于抑制了電池內(nèi)部微短路點(diǎn)的擴(kuò)散，保證 了電池的安全性。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明中制作的高比能量鋰離子電池用正極片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明制成的電池與目前公知電池循環(huán)數(shù)據(jù)曲線對比圖。
[0021] 圖中：1-集流體，2_氧化物涂層，3_ 1?媒二兀材料涂層。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 為能進(jìn)一步公開本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，特例舉以下實(shí)例詳細(xì)說明如 下：
[0023] 高比能量鋰離子電池用正極片的制作方法，包括高鎳三元材料正極片，其特點(diǎn)是： 包括以下步驟：
[0024] 步驟1將粒徑為IOOnm及以下的氧化物粉末與粘結(jié)劑、溶劑混合攪拌成固含量為 2%~30%的氧化物漿料；
[0025] 步驟2將步驟1制成的氧化物楽料涂覆在所述高鎳三元材料正極片兩面，100°C~ 120°C溫度下烘干IOmin以上，烘干后的高鎳三元材料正極片兩面均形成厚度為10 μ m及以 下的氧化物涂層，即完成本發(fā)明高比能量鋰離子電池用正極片的制作過程。
[0026] 其中，步驟2中將步驟1制成的氧化物漿料涂覆在所述高鎳三元材料正極片兩面 的方法為通過噴涂設(shè)備完成，正極片兩面氧化物涂層的厚度通過噴涂設(shè)備的模頭參數(shù)進(jìn)行 控制；或者步驟2中將步驟1制成的氧化物漿料涂覆在所述高鎳三元材料正極片兩面的方 法為通過凹版印刷設(shè)備完成，正極片兩面氧化物涂層的厚度通過凹版印刷設(shè)備凹坑的大小 及密度進(jìn)行控制。
[0027] 所述氧化物為氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯或氟化物之一種。
[0028] 所述粘結(jié)劑為水系粘結(jié)劑或有機(jī)系粘結(jié)劑。
[0029] 所述粘結(jié)劑為羧甲基纖維素類、丁苯橡膠或聚偏氟乙烯之一種。
[0030] 所述溶劑為有機(jī)溶劑。
[0031] 所述溶劑為水、N甲基吡咯烷酮或丙酮之一種。
[0032] 對比例1
[0033] 步驟1、采用高鎳三元材料為正極活性物質(zhì)，添加炭黑（SP)作為導(dǎo)電劑、聚偏氟乙 烯（PVDF)為粘結(jié)劑、氮甲基吡咯烷酮（NMP)為溶劑，采用勻漿機(jī)將上述材料配制成高鎳三 元材料漿料，其中各物質(zhì)質(zhì)量配比為：高鎳三元材料：導(dǎo)電劑：粘結(jié)劑：溶劑=95:3:2:55 ;
[0034] 步驟2、將步驟1制成的高鎳三元材料漿料涂覆在作為集流體1的20 μ m鋁箔的兩 面，烘干后，形成目前公知的高比能量鋰離子電池用高鎳三元材料正極片3。
[0035] 實(shí)施例1
[0036] 步驟1、以羧甲基纖維素類（CMC)與丁苯橡膠（SBR)為粘結(jié)劑、以水為溶劑， 與D50粒徑在500nm的氧化鋁粉末混合攪拌；其中，氧化鋁：CMC:SBR:水的質(zhì)量比為 100:1. 2: L 2:2