[发明专利]用于制备正极材料极片的组合物、方法以及所制备的极片

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池制造领域，具体地涉及一种用于制备正极材料极片的组合物、制备极片的方法以及采用所述组合物和方法制备的极片。

背景技术

随着锂离子电池的应用领域越来越广泛，对锂离子电池的性能要求也越来越高。目前商业化的正极材料主要有钴酸锂(LiCoO₂)、锰酸锂(LiMn₂O₄)、镍钴锰酸锂三元(LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂)、磷酸铁锂(LiFePO₄)以及镍钴铝酸锂(LiNiCoAlO₂，简称NCA)。其中高镍含量的材料(如x>0.5的LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂、NCA)具有高的比容量，迎合了很多领域对电池比能量的高要求，因此获得越来越多的关注。

然而高镍材料具有碱度高、易吸湿的缺点，如果湿度控制不好，其浆料在搅拌或涂布过程中易形成胶体而使浆料报废，制约了该种材料在锂离子电池厂的大规模推广应用。另外，商品锂离子电池普遍采用基于LiPF₆/碳酸酯体系的电解液，该电解液体系中会存在平衡：其中，PF₅具有极强的路易斯酸性，会与电解液中的水分反应，形成HF，也会与碱性较强的高镍材料发生作用，从而会促使平衡往右移动，不利于电解液的稳定，这也是基于高镍材料正极的电池容易发生气胀的原因之一。这些缺陷制约了高镍材料在锂离子电池中的大规模推广应用。

本领域中已经采用有机酸(丙烯酸、甲酸、柠檬酸、乙酸、草酸等)作为添加剂，改善高活性物质含量的正极在干燥过程中产生皲裂的问题(参见中国专利CN101855752A)。日本专利(2001-035495)公开了在镍基正极浆料配制过程中加入二元及以上有机酸的技术方案。该领域技术人员一般也都知悉在NCA浆料配制过程中加入一定量的草酸可以一定程度上防止浆料变成胶体。但是由于草酸容易分解、不稳定，其在电池中残留会影响电池性能，因此必须在极片干燥过程中通过升华的途径去除，这样一来也就失去了对干燥过后极片的保护能力，使得干燥后的极片在保存过程中容易脆化。因此，提供一种更加有效的方法来解决高镍材料使用中的这些缺陷对于锂电行业具有非常重要的价值和意义。

发明内容

本发明提供一种用于制备锂电子电池正极材料极片的组合物，使用该组合物制备锂电子电池正极材料极片的方法，以及使用该组合物制备的锂电子电池正极材料极片，使用该组合物制备锂电子电池正极材料极片能有效防止高镍正极浆料在搅拌或涂布过程中吸湿成胶体，同时防止高镍正极极片在储存过程中脆化，并且显著改善了高镍电池的循环性能。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于制备锂电子电池正极材料极片的组合物，所述组合物包括正极材料、导电剂、粘结剂、有机溶剂和有机酸酐。

在本发明的组合物中，所述有机酸酐可以为一元有机酸或多元有机酸酸酐。

在本发明的组合物中，所述有机酸酐可以为乙酸酐、苯甲酸酐、丁二酸酐、顺丁烯二酸酐、乙烯基丁二酸酐、二甲基丁二酸酐、二甲基马来酸酐中的一种。

在本发明的组合物中，所述正极材料可以为高镍正极材料，所述高镍正极材料为Li(Ni_xCo_yAl_1-x-y)O₂，其中x>0.7，例如x可以为0.8、0.82、0.84、0.86、0.88、0.9、0.92、0.94或0.96；或Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂，其中x>0.4，例如x可以为0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9或0.95。

在本发明的组合物中，所述导电剂可以选自导电石墨、炭黑、乙炔黑或石墨烯。

在本发明的组合物中，所述粘结剂可以选自聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸甲酯、羧甲基纤维素、丁苯橡胶、聚四氟乙烯和聚乙烯醇。

在本发明的组合物中，所述组合物中所述有机酸酐的浓度可以为0.1g/L～15g/L，例如所述组合物中所述有机酸酐的浓度可以为1g/L、2g/L、3g/L、4g/L、5g/L、6g/L、7g/L、8g/L、9g/L、10g/L、11g/L、12g/L、13g/L、或14g/L。