[发明专利]正极极片及其制备方法、锂离子电池

说明书

本发明提供了一种正极极片及其制备方法、锂离子电池。上述制备方法包括以下步骤：步骤S1，采用流化床工艺在镍钴锰三元正极材料表面先包覆导电剂形成第一包覆层，后包覆粘结剂形成第二包覆层，进而形成活性粉体；步骤S2，利用干法涂覆的方式将活性粉体涂覆在集流体表面，然后进行辊压，得到正极极片。利用本发明提供的上述制备方法，不用NMP等有机溶剂，简化工艺，降低成本。更重要的是，导电剂和粘结剂分布均匀，颗粒之间排列紧密，提高空间利用率，提高极片压实密度，从而提高锂离子电池的能量密度。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种正极极片及其制备方法、锂离子电池。

背景技术

随着新能源汽车的快速发展，锂离子动力电池的能量密度也在不断提升。提高动力电池的能量密度，主要方法有提高材料的容量，提高电压和提高密度。目前大部分的研究几种在提高容量和提高电压上，而对提高材料的密度关注度比较少，尤其是正极极片的压实密度。在目前的锂离子电池中，钴酸锂正极极片的压实密度最高，可以达到4.2g/cm³，晶体的理论最高密度为5.2g/cm³，极片的空间利用率大约80%。而镍钴锰三元正极材料的压实密度通常最高为3.5g/cm³，晶体的理论最高密度为4.8g/cm³，极片的空间利用率大约73%。因此，镍钴锰三元正极材料的压实密度还有很大的提升空间。

目前锂离子电池中的正极制作工艺通常是先将正极活性微米颗粒、导电剂和粘结剂在NMP（N-甲基吡咯烷酮）溶剂中制成一定粘度的浆料。然后将浆料涂覆在铝箔上，并进行辊压、裁片得到所需要的正极极片。尽管该方法是行业通用技术，但该技术的NMP有机溶剂导致了成本上升，并且粘结剂在NMP溶剂烘干过程中存在分层现象影响到极片的压实密度，而且导电剂、粘结剂等各种材料在颗粒之间的分布不均匀也影响到极片的压实密度。因此，该技术还有提升空间。

专利CN103093969B中报道了不用NMP溶剂进行极片制作的方法。该方法是将导电剂和粘结剂、正极活性微米颗粒、电解质盐粉体一起混合进行制作。由于多种粉体材料一起混合，无法保证各种粉体材料的分布均匀，极片的空间还是无法得到充分的有效利用。

基于以上原因，有必要提供一种新的能够提高正极极片压实密度的方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种正极极片及其制备方法、锂离子电池，以解决现有技术中正极极片压实密度低，从而影响电池能量密度的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种正极极片的制备方法，其包括以下步骤：步骤S1，采用流化床工艺在镍钴锰三元正极材料表面先包覆导电剂形成第一包覆层，后包覆粘结剂形成第二包覆层，进而形成活性粉体；步骤S2，利用干法涂覆的方式将活性粉体涂覆在集流体表面，然后进行辊压，得到正极极片。

进一步地，步骤S1包括：步骤S11，将镍钴锰三元正极材料放入流化床腔体中，并向其中通入第一载气以使镍钴锰三元正极材料呈现流化态；步骤S12，向流化床腔体中雾化喷入导电剂的浆料，使其与流化态的镍钴锰三元正极材料接触，进而使导电剂包覆在镍钴锰三元正极材料表面形成第一包覆层，得到一次包覆粉体；步骤S13，维持一次包覆粉体继续处于流化态，然后向流化床腔体中雾化喷入粘结剂的溶液，使其与流化态的一次包覆粉体接触，进而使粘结剂包覆在一次包覆粉体表面形成第二包覆层，得到活性粉体。

进一步地，步骤S11中，第一载气的流速为0.15~0.23m³/h，温度为80~150℃。

进一步地，步骤S12中，导电剂的浆料的溶剂为水和/或NMP，导电剂的浆料的粘度低于2000mP·s，优选为500~1500 mP·s；优选地，通过第二载气将导电剂的浆料雾化喷入流化床腔体中，更优选导电剂的浆料的雾化速度为1~2g/min。