[发明专利]一种正极片及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明提供了一种正极片及其制备方法和锂离子电池。所述方法包括：1)将导电剂复合正极材料、粘结剂和溶剂混合，得到正极浆料；2)将所述正极浆料涂布在集流体表面，冷压处理，得到所述正极片。本发明提供的正极片制备方法采用导电剂复合正极材料，本身同时兼具正极材料和导电剂，混合形成浆料的过程中无需额外添加导电剂，可以极大简化搅拌工艺，只需要一步加料搅拌过程，缩短搅拌时间，提高正极片生产效率及降低生产成本。同时，使用导电剂复合正极材料而不在混合制浆料的过程中加入导电剂能够防止搅拌过程导电剂分散不均引起的局部团聚，保证浆料分散的一致性，改善正极极片涂布效果，进而提高电池的一致性。

技术领域

本发明属于电池领域，涉及极片及其制备方法和锂离子电池，尤其涉及一种正极片及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

随着社会发展及环境污染问题日趋严峻，新能源的发展越来越受到人们重视，锂离子电池近年来成为了科研工作者的研究热点之一，而锂离子电池正极材料更是人们关注的重点。目前商品化锂离子电池使用的正极材料主要包括LiCoO₂、镍酸锂、镍钴锰酸锂三元材料以及磷酸铁锂等。而目前市场应用于新能源汽车的动力电池正极材料则主要为NCM三元材料和LFP磷酸铁锂。

自2006年美国A123最早推出磷酸铁锂纳米材料后，磷酸铁锂材料才真正进入商业化应用。磷酸铁锂由于其稳定的橄榄石结构而具有相较于三元材料更加优越的安全性能以及更高的循环性能，在新能源汽车以及储能领域占有相当大的市场。尽管磷酸铁锂正极材料有着诸多的优点，但其也存在一定的缺陷，如磷酸铁锂作为一种半导体材料，其本征导电性较差，离子迁移速率低而具有相对较差的倍率性能和低温性能，从而限制了其在动力电池中的应用。

目前商业化的磷酸铁锂正极材料大多采用高温固相法制备，采用碳酸锂作为锂源，无水磷酸铁作为铁源和磷源，葡萄糖或蔗糖等作为碳源，经过粗磨、细磨、喷雾造粒、高温烧结、粉碎筛分等工艺过程制备得到碳包覆磷酸铁锂纳米材料。这种磷酸铁锂纳米材料由于其本身较低的导电性能，在应用于锂电池过程中需要在匀浆搅拌过程中添加导电剂(如超导碳黑、CNT等)，另外由于纳米颗粒而具有超高的比表面积，材料匀浆加工存在较大困难，浆料中LFP于导电剂难以充分分散，为了充分均匀分散导电剂于LFP材料，通常需要延长搅拌时间和分散速度，这就限制锂离子电池生产效率，加大生产成本；另外，由于搅拌过程偏差导致每缸浆料中材料分散状态有所差异，进而影响电池性能一致性。

传统磷酸铁锂材料应用于锂离子电池的常用匀浆加工过程为，第一步先将LFP与导电剂1(如SP、KS-6等)干粉进行预混0.5～2h，第二步然后加入NMP进行二次湿混1～2h，第三步再次加入导电剂2(如CNT等)搅拌1～2h，第四步加入PVDF胶液进行分散搅拌1～2h，第五步最后加入NMP调节粘度0.5～1h。整个搅拌工艺过程步骤繁多，并且每步加料及搅拌耗时较长，搅拌完成一缸浆料所需工艺时长约6～12h，这极大的限制了生产效率且成本较高。另外，这种工艺制备的浆料中导电剂与LFP的分散状态存在偏差，浆料一致性较差，进而影响电池一致性。

CN102881899A公开了一种磷酸铁锂电池正极浆料、正极、磷酸铁锂电池。该浆料包括：磷酸铁锂、碳纳米管和聚乙烯吡咯烷酮。该方案提供的磷酸铁锂电池正极浆料使用了聚乙烯吡咯烷酮作为正极导电剂碳纳米管的分散剂。虽然该方案通过分散剂的加入改善了导电剂的分散性，但是该方案存在着对搅拌要求比较高，生产效率低，生产成本高的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种正极片及其制备方法和锂离子电池。本发明提供的正极片制备方法在制备浆料时不加入导电剂，可以极大简化搅拌工艺，只需要一步加料搅拌过程，缩短搅拌时间，提高生产效率及降低生产成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种正极片的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将导电剂复合正极材料、粘结剂和溶剂混合，得到正极浆料；