一种锂电池电极片制备方法与流程

1.本发明涉及锂电池加工技术领域，具体涉及一种锂电池电极片制备方法。


背景技术：

2.电池作为常用的便携式电源，具有储能量可变、使用寿命长的等众多优点，因此也对锂电池的性能提出了更高的要求，电池储电放电最关键的元部件即为电极片，电极片的厚度与孔隙率极大地影响电池的倍率能力，电极片越厚导致更大的比电阻和更低的倍率性能，而孔隙越多，孔隙率越高，赔率性能越好。三元层状锂过渡金属氧化物作为正极材料，制成正极电极片后，在电池使用过程中，其表面容易被电解产物侵蚀，导致正极电极片表面结构被破坏，影响电池的使用寿命和质量。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种锂电池电极片制备方法。
4.本发明解决上述问题的技术方案为：一种锂电池电极片制备方法，具体包括以下步骤：第一步：正极活性材料80-90份、活性炭2-8份，粘结剂2-8份，导电剂2-8份溶于纯水中，进行高速搅拌2h，搅拌速度为6000r/min，制成正极浆料；第二步，然后使用涂覆设备将正极浆料均匀涂覆于集流体铝箔的两面，并经过干燥、辊压后经分切得到正极电极片；
5.所述正极活性材料由75-85％的活性材料a和15-25％活性材料b组成；
6.活性材料a的制备方法为：将镍盐、钴盐、锰盐按照n(ni)∶n(co)∶n(mn)为3∶1∶1混合，与氢氧化钠溶液、氨水一起并流加入反应釜中，在ph值为11.5的条件下进行控制结晶、沉淀，再经过滤、洗涤、干燥得到预制品a；再将预制品与碳酸锂按n(li)∶n(ni co mn)为1-1.1∶1混合，在800-900℃下煅烧得到活性材料a；
7.活性材料b的制备方法为：将碳酸锂、碳酸锰、硝酸铁、磷酸按照n(li)∶n(mn)∶n(fe)∶n(p)为5∶3∶2∶5混合成混合物，再加入碳酸锂、碳酸锰、硝酸铁、磷酸总质量25％的葡萄糖，将它们放入恒温加热磁力搅拌器中，经反应、研磨、烘干，再在650℃的氮气氛围中烧结10h，得到活性材料b。
8.进一步的，所述导电剂选用导电炭黑，导电石墨中的一种或几种。
9.进一步的，所述粘结剂为水系粘结剂。
10.进一步的，正极活性材料的制备方法为将活性材料a和活性材料b放入球磨机，以150r/min的转速混合4h制成。
11.进一步的，所述正极活性材料由80％的活性材料a和20％活性材料b组成。
12.本发明具有有益效果：
13.本发明提供了一种锂电池电极片制备方法，正极活性材料中亚微米级活性材料b的包覆碳一方面抑制颗粒的长大，减小锂离子的扩散距离，另一方面可以增强材料整体的导电性，提供了便捷的电子传输路径，便于电荷传输和锂离子扩散，有利于活性材料a容量的发挥，从而提高电化学性能。
具体实施方式
14.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
15.制备正极活性材料
16.正极活性材料为活性材料a和活性材料b的混合物；
17.活性材料a的制备方法为：将镍盐、钴盐、锰盐按照n(ni)∶n(co)∶n(mn)为3∶1∶1混合，与氢氧化钠溶液、氨水一起并流加入反应釜中，在ph值为11.5的条件下进行控制结晶、沉淀，再经过滤、洗涤、干燥得到预制品a；再将预制品与碳酸锂按n(li)∶n(ni co mn)为1-1.1∶1混合，在800-900℃下煅烧得到活性材料a；
18.活性材料b的制备方法为：将碳酸锂、碳酸锰、硝酸铁、磷酸按照n(li)∶n(mn)∶n(fe)∶n(p)为5∶3∶2∶5混合成混合物，再加入碳酸锂、碳酸锰、硝酸铁、磷酸总质量25％的葡萄糖，将它们放入恒温加热磁力搅拌器中，经反应、研磨、烘干，再在650℃的氮气氛围中烧结10h，得到活性材料b；
19.正极活性材料由75-85％的活性材料a和15-25％活性材料b组成，将活性材料a和活性材料b放入球磨机，以150r/min的转速混合4h制成。
20.实施例1
21.将85％的活性材料a和15％活性材料b放入球磨机，以150r/min的转速混合4h制成正极活性材料；
22.将正极活性材料90份、活性炭5份，粘结剂5份，导电炭黑5份溶于纯水中，进行高速搅拌2h，搅拌速度为6000r/min，制成正极浆料，然后使用涂覆设备将正极浆料均匀涂覆于集流体铝箔的两面，并经过干燥、辊压后经分切得到正极电极片；
23.以金属锂片为负极，聚丙烯微孔膜为隔膜，并填充电解液，制备柱状锂电池1。
24.实施例2
25.将80％的活性材料a和20％活性材料b放入球磨机，以150r/min的转速混合4h制成正极活性材料；
26.将正极活性材料90份、活性炭5份，粘结剂5份，导电炭黑5份溶于纯水中，进行高速搅拌2h，搅拌速度为6000r/min，制成正极浆料，然后使用涂覆设备将正极浆料均匀涂覆于集流体铝箔的两面，并经过干燥、辊压后经分切得到正极电极片；
27.以金属锂片为负极，聚丙烯微孔膜为隔膜，并填充电解液，制备柱状锂电池2。
28.实施例3
29.将75％的活性材料a和25％活性材料b放入球磨机，以150r/min的转速混合4h制成正极活性材料；
30.将正极活性材料90份、活性炭5份，粘结剂5份，导电炭黑5份溶于纯水中，进行高速搅拌2h，搅拌速度为6000r/min，制成正极浆料，然后使用涂覆设备将正极浆料均匀涂覆于集流体铝箔的两面，并经过干燥、辊压后经分切得到正极电极片；
31.以金属锂片为负极，聚丙烯微孔膜为隔膜，并填充电解液，制备柱状锂电池3。
32.对柱状锂电池1-3进行性能测试
33.采用电池测试系统对柱状锂电池1-3在25℃，3.0～4.3v电压下进行充放电测试，锂电池1-3在0.1c的充放电电流密度为181.9，180.1，168.0mah/g，首次充放电效率分别为92.6％，92.8％，92.2％，锂电池1-3在1c的充放电电流密度为167.2、165.0、158.4mah/g。
34.循环80周后的锂电池1-3在1c的充放电电流密度为159.5、158.2、151.6mah/g，容量保持率分别为95.3％、95.7％、95.8％。
35.活性材料a结晶性能好、比表面积小，与电解液有较好的相容性，具备高循环稳定性能；活性材料b存在由较强p-o键构成的po4四面体，形成氧骨架，可有效稳定晶体结构，减少了释氧副反应，循环性能优异；正极材料活性以活性材料a为主时，其周围活性材料b的表面包覆碳补强了正极片中导电炭黑的电子导电性，使电池极化减小，氧化还原可逆性提高；活性材料b可以阻隔活性材料a与有机电解液的直接接触，降低两者的副反应概率，增强了正极活性材料在循环过程中的稳定性。
36.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。