[发明专利]一种锂离子电池正极复合极片的制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池正极复合极片的制备方法，具体制备过程如下：将NCA和GR放入行星式球磨机中干混0.5‑4h，将得到的复合材料样品记为GR/NCA，再将LCO、LFP与GR/NCA复合材料放入行星式球磨机中球磨0.5‑4h，取出后即得到正极复合材料；将所得正极复合材料与粘结剂、导电剂按一定比例称量，然后将粘结剂加入有机溶剂中进行分散，形成胶液，待胶液分散完全后依次加入导电剂、复合正极材料得到正极浆料；将正极浆料涂在铝箔上，采用辊压机将复合材料电极压实，冲切后得到正极极片。本发明中低工作电压LFP材料的存在有利于生成更加稳定的SEI膜，减少副反应的发生，提高活性物质的有效利用率，高工作电压的LCO材料存在可使电芯具有更高的耐过充性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池制备领域，涉及一种锂离子电池正极复合极片的制备方法。

背景技术

在几种主流锂离子电池正极材料中，镍钴铝酸锂(LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂，简称NCA)具有比容量高(可达到200mA·h/g)、环境友好、资源受限小等优点，是下一代动力锂离子电池正极材料的重要候选者。但是这种材料的放电平台较低、倍率性能较差、首次充放电效率较低，制约了它的应用。采用金属离子掺杂或者碳包覆、氧化物包覆等手段，能在一定程度上克服NCA正极材料的这些缺点。但是NCA的制备工艺对氧分压要求非常严格，后续的掺杂和包覆处理可能破坏其微观结构，还不适于大规模生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池正极复合极片的制备方法，将具有稳定四面体(PO₄^3-)构型的LiFePO₄(LFP)纳米颗粒和具有层状结构的LiCoO₂(LCO)微米级颗粒包覆于纳米级的NCA二次颗粒表面，覆盖Ni³⁺的活性位点，以此减少其与空气中的CO₂和H₂O以及电解液的直接接触，抑制Ni³⁺的自发还原反应以及不可逆副反应的发生，提高活性物质利用率；虽然层状LCO正极材料的比容量只有140mA·h/g左右，但是其放电平台高且稳定(3.7V(vs.Li+/Li))、循环性能好，可弥补NCA的放电平台低和倍率性能不佳等不足，同时由于LCO比NCA的充放电电压高，在充电过程中NCA优先充电，而在放电过程中LCO优先放电，因此混合正极材料具有比纯LCO正极材料更高的耐过充性能。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种锂离子电池正极复合极片的制备方法，具体制备过程如下：

第一步，混合正极材料的制备：按质量比89-35：5-30：5-30：1-5分别称取NCA、LCO、LFP和石墨烯(GR)，接着将NCA和GR放入行星式球磨机中干混0.5-4h，转速为100-500r·min^-1，在此干混过程中不加入球磨珠，将得到的复合材料样品记为GR/NCA，再将LCO、LFP与GR/NCA复合材料放入行星式球磨机中球磨0.5-4h，转速为100-500r·min^-1，取出后即得到正极复合材料；

第二步，正极浆料的制备：将第一步中所得正极复合材料与粘结剂、导电剂按一定比例称量，然后将粘结剂加入有机溶剂中进行分散，形成胶液，待胶液分散完全后依次加入导电剂、复合正极材料得到正极浆料；

第三步，将第二步中制备的正极浆料涂在铝箔上，采用辊压机将复合材料电极压实，冲切后得到正极极片；负极片采用常规的商业化石墨极片；

第四步，分别将制备的正极片和作为负极片的商业化石墨极片通过叠片工艺组装成5Ah的动力软包电池，将组装后的电池进行化成处理后，对其进行倍率和循环寿命测试。

进一步地，第二步中粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺的一种或几种；