[发明专利]准固态电池正极浆料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了准固态电池正极浆料及其制备方法和应用，包括：正极活性材料、导离子凝胶共聚物和有机溶剂。通过引入导离子凝胶共聚物，显著提高了匀浆涂布工艺的稳定性，提高了准固态电池的倍率性能、循环性能和安全性能。

技术领域

本发明属准固态电池技术领域，具体涉及一种准固态电池正极浆料及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会的快速发展和进步，能源短缺及环境污染问题日益严重，人们对清洁能源需求日益重视；同时，新能源汽车日益普及，对于能源动力发展日益扩大，促使人们开发更高能量密度和更安全的锂离子电池。目前锂离子动力电池正极大多采用磷酸铁锂和三元材料，但因其对能量密度和安全性能要求的不断提高，在现有电芯设计体系上继续提高能量密度越来越困难，尤其是高续航车辆方面。

目前主要的电池导电剂分类有SP、CNT、石墨烯等，粘结剂主要分类有：CMC、PVDF、SBR等。由于锂离子电池体系中加入了一定量的高分子材料粘结剂，对电池能量密度、倍率性能、循环性能和安全性都有一定的影响。因此，具有导离子性、粘结力强、膨胀率低、易工业化生产、成本低的高分子共聚物作为目前材料开发的重点，可以满足现阶段人们对于高能量密度和安全的锂离子电池的需求。

为了达到高电压和高能量密度，目前商业化的液态动力电池一般采用EC、EMC、DMC和有机成膜添加剂FEC等有机溶剂作为电解液的主要成分，但有机电解液含有易燃的物质，容易造成安全隐患。随着动力电池尺寸型号的增大，会增加可燃性有机溶剂的使用量，增大了热辐射，电池更容易发热，增大了电池热失控的风险。新能源汽车自燃现象层出不穷，人们一直努力尝试开发安全可靠的新型电池，全固态电池因其不含有机电解液成分，电芯内部可以更加稳定地存在，引起人们的广泛关注。但是，目前全固态电池技术尚不成熟，距离工业化还有很长的路要走，准固态电池作为液态电池与全固态电池的中间产品，基于电解液组分设计构筑高稳定界面SEI膜，完全可以通过提高界面稳定性和离子电导率，达到减少电芯内部电解液的用量，在一定程度上改进电芯的安全性能，是目前最接近也最易实现量产的过渡产品。

目前，对于准固态电池的制作过程，正极普遍采用的粘结剂PVDF，粘结剂PVDF在电极当中主要存在三种相互作用：粘结剂和活性物质颗粒之间的相互作用、粘结剂和集流体之间的相互作用、粘结剂分子和粘结剂分子之间的相互作用。粘结剂的粘度是匀浆过程中重要的工艺参数，如果粘结剂的粘度太小，则制备的浆料粘度也较小，则SP、CNT等导电剂由于比表面积较大，在粘度较低时匀浆易发生团聚。导致浆料的流动性过强且容易发生沉降现象，存储稳定性差，需要额外添加增稠剂；但如果粘结剂的粘度过大，又不利于活性物质和导电剂的分散。粘结剂在极片中没有导电和导离子作用，增加了电池阻抗，影响电池倍率性能和安全性能发挥。动力电池为提升能量密度、倍率性能和安全性能，在电芯体系设计中提高活性物质含量，降低粘结剂含量。降低粘结剂的用量，会影响到匀浆工艺，浆料的稳定性降低，制备的极片剥离强度降低，涂层易从集流体上剥离，电芯在长期充放电过程中，随着电解液副反应的进行，不断生成新的SEI膜，在界面不断发生副反应，锂枝晶不断生长，严重影响电芯的循环稳定性和安全性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种准固态电池正极浆料及其制备方法和应用，通过引入导离子凝胶共聚物，显著地增加了匀浆涂布工艺的稳定性，提高了电池的倍率性能和循环性能，减少电解液的使用从而提高了电池的安全性能。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种准固态电池正极浆料，根据本发明的实施例，所述准固态电池正极浆料包括：正极活性材料、导离子凝胶共聚物和有机溶剂。