[发明专利]一种锂离子电池正极功能涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池正极技术领域，涉及一种锂离子电池正极功能涂层及其制备方法。

背景技术

由于锂离子电池具有电压高、比能量高、循环寿命长、无记忆效应、安全性能好和对环境污染少等优点，使其在便捷式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等领域具有广泛的应用前景。随着电动工具、小型动力设备对锂离子电池高功率密度提出的苛刻需求，要求更高品的动力锂离子电池。目前，无论是磷酸铁锂正极体系、镍钴锰酸锂正极体系还是锰酸锂正极体系的锂离子电池制作工艺都趋于成熟，人们主要致力于锂离子电池比能量、比功率、循环寿命、高低温稳定性、安全性和自放电等性能的提高，例如不断寻找优良原材料进行最佳匹配、寻找更加合理的结构设计、改善工艺技术及其环境条件。目前国内外18650倍率型磷酸铁锂锂离子电池，标称容量1300mAh，30C持续放电容量低于0.5C放电容量的90%，且高倍率循环性能差，5C充放循环寿命低于1000次。18650倍率型镍钴锰酸锂电池，标称容量1300mAh，3C充10C放循环寿命差，低于1000次，长时间循环的电池内部受到严重破坏，且不能够恢复，各正极体系锂离子电池的各项性能都有待进一步提升。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池正极功能涂层及其制备方法，要解决的技术问题是找到合理的正极集流体处理技术，提高锂离子电池的倍率性能与循环性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种锂离子电池正极功能涂层，其特征是：功能涂层浆料分散剂选用NMP；功能涂层浆料粘结剂选用PVDF，PVDF为HSV900、KYNAR PVDF761A、Solef5130中的一种，控制胶体溶液固含量为1.2%~3.5%；功能涂层浆料导电剂选用碳黑导电剂，碳黑导电剂为碳纳米管、科琴黑、Super-p中的一种或几种，控制浆料固含量为20%~30%。

根据所述的锂离子电池正极功能涂层，其特征是：将所述的NMP用行星搅拌机高速搅拌至40℃~50℃，加入所述的粘结剂PVDF，粘结剂溶液固含量为1.2% ~3.5%，接冷循环水，抽真空搅拌2h~6h后加入碳黑导电剂（导电碳），浆料固含量为20%~30%，抽真空搅拌2h~4h，将浆料转移到高效流体动力超声浆料混合器中进行超声分散，分散时间1h~2h，浆料制备完成后过150~220目筛网，使用喷涂机进行喷涂，喷涂厚度控制在3μm~5μm，喷涂速度8m~10m/min，喷涂烤箱设置在80℃~100℃，完成喷涂后将涂层极片抽真空110±3℃干燥12h~14h，真空度≤-0.09MPa，每两小时换充一次干燥氮气；极片完成烘烤后自动降温到50℃度以下真空保存，得到一种锂离子电池正极功能涂层。

一种制备所述锂离子电池正极功能涂层的方法，其特征是：将计量的NMP用行星搅拌机高速搅拌，公转转速20~30r/min，自转转速1500~2500r/min，至温度达到40℃~50℃停止搅拌，加入计量的粘结剂PVDF，粘结剂溶液固含量为1.2% ~3.5%，先低速公转，转速10~20r/min，5~15min后启动高速自转，转速800~1200r/min, 5~15min后刮壁，抽真空至真空度-0.08MPa～-0.1MPa，高速公转，转速20~30r/min，高速自转，转速1500~2500r/min，接冷循环水，将浆料温度控制在55℃以下，搅拌时间2h~6h，破真空至真空度0MPa～-0.01 MPa，加入碳黑导电剂（导电碳），浆料固含量为20%~30%，先低速公转，转速10~20r/min，5~15min后启动高速自转，转速800~1200r/min, 5~15min后刮壁，抽真空至真空度-0.08MPa～-0.1MPa，高速公转，转速20~30r/min，高速自转，转速1500~2500r/min，搅拌时间2h~4h，破真空至真空度0MPa～-0.01 MPa，将浆料转移到高效流体动力超声浆料混合器中进行超声分散，分散时间1h~2h，浆料制备完成后过150~220目筛网，使用喷涂机进行喷涂，喷涂在集流体铝箔上，喷涂厚度控制在3μm~5μm，喷涂速度8m~10m/min，喷涂烤箱设置在80℃~100℃，完成喷涂后将涂层极片放入自动真空烘箱进行烘烤，烘烤温度：110±3℃，烘烤时间12h~14h，真空度≤-0.09MPa，每两小时换充一次干燥氮气；极片完成烘烤后自动降温到50℃以下真空保存，得到一种锂离子电池正极功能涂层。