[发明专利]正极浆料及其制备方法、正极及锂离子电池

说明书

本发明涉及一种正极浆料及其制备方法、正极及锂离子电池，该正极浆料包括正极活性材料、导电剂、表面活性剂、粘结剂及溶剂，导电剂选自乙炔黑和碳纳米管，表面活性剂选自聚乙烯吡咯烷酮；正极活性材料、导电剂、表面活性剂及粘结剂的总量中，按重量含量计，正极活性材料的重量含量为90％～97％，乙炔黑的重量含量为1％～3％，碳纳米管的重量含量为0.3％～1％，聚乙烯吡咯烷酮的重量含量为0.05％～1％。上述正极浆料能够在较高面密度的基础上，显著降低锂电池内阻，且提高电池的倍率性能和循环性能。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种正极浆料及其制备方法、正极及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池作为一种环境友好的锂二次电池，因其高比能量、高比功率、长循环寿命、高低温性能良好等特点，已经广泛应用于各种电子领域中。随着应用领域的不断扩展，对锂离子电池的能量密度、倍率性能和循环性能提出了更高的要求。目前提升能量密度的方法主要从以下角度出发：提高材料克容量、提高极片的面密度、压实密度等。例如提高涂布密度以提高极片的面密度，可显著增加正极活性物质的含量，以期达到提高能量密度的目的。然而在实际生产中发现，在提高涂布密度以提高极片的面密度和能量密度的同时，往往会严重影响锂离子电池的内阻性能、倍率性能、循环性能等。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够在提高面密度的同时，降低电池的内阻和提高电池的倍率性能、循环性能的正极浆料及其制备方法、正极及锂离子电池。

一种正极浆料，包括正极活性材料、导电剂、表面活性剂、粘结剂及溶剂，所述导电剂选自乙炔黑和碳纳米管，所述表面活性剂选自聚乙烯吡咯烷酮；所述正极活性材料、导电剂、表面活性剂及粘结剂的总量中，按重量含量计，所述正极活性材料的重量含量为90％～97％，所述乙炔黑的重量含量为1％～3％，所述碳纳米管的重量含量为0.3％～1％，所述聚乙烯吡咯烷酮的重量含量为0.05％～1％。

上述正极浆料通过选择特定的导电剂及表面活性剂，并整体优化正极浆料中的正极活性材料、导电剂、表面活性剂及粘结剂的配比，以聚乙烯吡咯烷酮作表面活性剂，可以显著改善正极浆料与集流体表面的浸润和涂覆效果，使正极活性材料与导电剂形成良好的三维导电网络结构，进而能够在较高面密度的基础上，降低正极极片内阻，从而显著降低锂电池内阻，同时提升正极极片与电解液的浸润效果，有利于电解液的浸润，提高电解液的保液量，进而提高了电池的倍率性能和循环性能。

在其中一个实施例中，在所述正极活性材料、导电剂及表面活性剂的总量中，按重量含量计，所述正极活性材料的重量含量为90％～97％，所述乙炔黑的重量含量为1％～3％，所述碳纳米管的重量含量为0.3％～0.6％，所述聚乙烯吡咯烷酮的重量含量为0.05％～0.6％。

在其中一个实施例中，所述碳纳米管的管径为1nm～5nm。

在其中一个实施例中，所述正极活性材料为含锂正极材料；

所述粘结剂选自丁苯橡胶、丙烯酸树脂、羧甲基纤维素、聚四氟乙烯乳液、聚偏氟乙烯及聚乙烯醇中的至少一种；

所述溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、乙二醇、甲醇及异丙醇中的至少一种。

上述任一项所述的正极浆料的制备方法，包括如下步骤：

将所述碳纳米管与溶剂混合，得到碳纳米管导电浆料；

将所述聚乙烯吡咯烷酮与溶剂混合，得到聚乙烯吡咯烷酮溶液；

将所述粘结剂与溶剂混合，得到胶液；

将所述乙炔黑、所述碳纳米管导电浆料、所述正极活性材料、所述聚乙烯吡咯烷酮溶液与所述胶液混合均匀，得到所述正极浆料。

在其中一个实施例中，所述碳纳米管导电浆料中碳纳米管的重量含量为3％～6％。