[发明专利]一种锂离子电池正极片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种锂离子电池正极片及其制备方法。

背景技术

随着一次传统能源的不断消耗，人类对传统能源（煤炭、石油等）枯竭的担忧越发强烈，所以对二次能源及能量的存储和转化设备的研究越来越重视。锂离子电池以其绿色环保、能量密度高、循环寿命长、自放电低等特有优势，逐渐在能源存储和转化研究中备受瞩目。能量的长期存储和不断的循环使用，要求锂离子电池具备长期稳定性、高温性能和高安全性能。

锂离子电池正极片是电池体系中最为重要的一个组成部分，目前锂离子电池正极片中的正极材料涂覆在正集流体表面，直接暴露在外，一方面在使用时与电解长期接触，正极活性物质涂层外层容易被电解液溶解和氧化，从而导致电池安全性能变差，另一方面，由于极片在制片过程中，难以避免产生毛刺粉尘，在其刺穿隔离膜后，与正极片直接接触，产生电池内部短路，会产生电池起火燃烧事故，大大增加了锂电池的安全风险。因此现在很有必要对改善锂电池的性能。

发明内容

本发明是为了解决现有技术的锂离子电池正极片使用安全性能差的问题，提供了一种能防止正极活性被溶解和氧化，提升电池的安全性能，降低锂电池的安全风险的锂离子电池正极片。

本发明还提供了一种锂离子电池正极片制备方法，制备工艺简单，对设备无特殊要求，制备成本低，可操作性强，适合大规模工业化生产。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种锂离子电池正极片，所述锂离子电池正极片包括正极集流体，所述正极集流体表面涂覆有正极材料层，所述正极材料层表面涂覆有隔离层，所述正极材料层由以下质量百分比的组分制成：55~60%正极活性物质，3~5%第一粘结剂，1~3%导电剂，余量为第一有机溶剂；所述隔离层由以下质量百分比的组分制成：62~65%纳米二氧化硅，1.5~2%第二粘结剂，0.5~1%萘磺酸钠甲醛缩合物，1~3%乙醇，余量为第二有机溶剂。本发明在常规正极片表面形成一层隔离层，该隔离层不仅易被电解液浸润，不会影响电池的电化学性能和实用寿命，而且在使用过程中能保护正极材料避免其被溶解和氧化，同时能避免极片毛刺和粉尘直接与正极片接触，避免电池产生内部短路，从而大大提高提升电池的安全性能，降低锂电池的安全风险；由于隔离层喷涂时的隔离浆料与正极浆料粘度不同，喷涂后隔离浆料极易发生流淌，造成隔离层厚度不均匀，同时喷涂时会产生小气泡，造成隔离层内部存在大量气泡，使得隔离层中的纳米二氧化硅极易脱落，另外纳米二氧化硅分散性差，极易团聚，极易造成喷涂时分布不均匀，针对上述问题，本发明对形成隔离层的浆料配方进行改进，本发明中加入了乙醇作为抑泡剂，其能降低隔离层浆料在喷涂时与正极材料层接触面的表面张力，从而大大减少气泡的产生，萘磺酸钠甲醛缩合物能纳米二氧化硅界面上吸附，使纳米二氧化硅界面带电，并产生ζ电位，分散的纳米二氧化硅相互靠近时，由于双电层的静电排斥而分离，从而维持其分散稳定性，使其不易团聚，有效解决了纳米二氧化硅不易分散的问题，最重要的是，萘磺酸钠甲醛缩合物能降低隔离层中纳米二氧化硅之间的内聚力，提高浆料与正极材料层之间附着力，改善其喷涂性能，以利于形成均匀的涂层（即隔离层）。

作为优选，所述正极活性物质为镍钴锰酸锂，所述第一粘结剂、第二粘结剂为聚偏氟乙烯和/或聚四氟乙烯，所述导电剂为导电炭黑、超导碳、导电石墨、鳞片石墨、碳纳米管中的一种或多种，所述第一有机溶剂、第二有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮。

一种锂离子电池正极片制备方法，包括以下步骤：

（1）将导电剂加入第一有机溶剂中，搅拌均匀后加入第一粘结剂，搅拌至第一粘结剂溶解后加入正极活性物质，球磨至所需细度后，得正极浆料，待用。

（2）将乙醇、第二粘结剂及磺酸钠甲醛缩合物加入第二有机溶剂中，搅拌均匀后加入纳米二氧化硅，超声分散后，得隔离浆料。

（3）将步骤（1）所得的正极浆料涂覆于正极集流体表面，经烘干形成正极材料层。

（4）在正极材料层喷上隔离浆料，经烘干形成隔离层后，再经压辊、裁切即得锂离子电池正极片。

作为优选，所述正极活性物质为镍钴锰酸锂，所述第一粘结剂、第二粘结剂为聚偏氟乙烯和/或聚四氟乙烯，所述导电剂为导电炭黑、超导碳、导电石墨、鳞片石墨、碳纳米管中的一种或多种，所述第一有机溶剂、第二有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮。

作为优选，步骤（3）中，正极浆料涂覆密度为42.0±0.7mg/cm²。