[发明专利]正极浆料的制备方法、正极极片及锂离子电池

说明书

本发明提供了一种正极浆料的制备方法、正极极片及锂离子电池。该制备方法包括：在第一压力条件下，使导电浆料经第一喷射形成导电浆料喷雾；导电浆料包括第一导电炭黑和第一溶剂，导电浆料喷雾的密度与正极活性材料喷雾的密度的比值为1:(0.2～200)；在第二压力条件下，使正极活性材料经第二喷射形成正极活性材料喷雾；导电浆料喷雾与正极活性材料喷雾接触并在正极活性材料的表面形成包覆层，得到预包覆正极活性材料；将预包覆正极活性材料、第二导电炭黑、粘结剂和第二溶剂混合后得到正极浆料；第一导电炭黑的粒径小于第二导电炭黑的粒径，第一导电炭黑的吸油值大于第二导电炭黑的吸油值。该正极极片的导电性能好。

技术领域

本发明涉及锂离子电池制备技术领域，具体而言，涉及一种正极浆料的制备方法、正极极片及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于具有较高的能量和功率密度、循环稳定性和高电压平台等优点，目前在动力、储能、3C和电动工具等领域已广泛应用。随着近几年国家经济发展、环保要求和科技的不断提高，锂离子电池在电动汽车等领域发挥着越来越重要的作用。

正极材料是锂离子电池重要的组成部分，常用的锂离子电池正极材料主要包括镍钴锰三元正极材料、镍钴锰铝四元正极材料、磷酸铁锂正极材料、钴酸锂和锰酸锂正极材料。不同类型的正极材料有各自的优缺点，适用于不同的应用场景，但目前大多数正极材料的本征电导率较低。虽然目前会采用包覆和掺杂的方式对电化学性能进行改进，但对正极材料的电子电导率和电芯层级离子电导的优化并没有实现较大的改进。

锂离子电池正极材料具有半导体性质，其电导率较低。为了保证良好的充放电性能，会在正极匀浆制片工序中添加导电剂。导电剂的引入不仅可以改善电子电导性能，降低内阻，而且能够提高离子电导率，这对电芯电化学性能的改善极为重要。

目前常用的导电剂有导电炭黑、碳纳米管、导电石墨和石墨烯等，将其通过搅拌等匀浆方法将导电剂分散和填充到正极活性材料颗粒表面和界面之间，从而达到提高电子电导率的目的。虽然上述传统工艺流程较为简单，但是其存在导电剂在正极浆料中的分散均一性差、导电剂在正极活性材料的表面难以实现均匀包覆的问题，这会导致正极极片的导电性差以及锂离子电池的倍率性能和循环性能较差的问题。

在此基础上，研究并开发出一种能够改善导电剂分散均匀性和包覆效果的方法，这对于提升正极极片的导电性以及锂离子电池的倍率性能和循环性能具有重要意义。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种正极浆料的制备方法、正极极片及锂离子电池，以解决现有技术中正极浆料中导电剂分散均匀性差和包覆效果差导致正极极片导电性差的问题。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种正极浆料的制备方法，该正极浆料的制备方法包括：在第一压力条件下，使导电浆料经第一喷射形成导电浆料喷雾；导电浆料包括第一导电炭黑和第一溶剂；在第二压力条件下，使正极活性材料经第二喷射形成正极活性材料喷雾；导电浆料喷雾的密度与正极活性材料喷雾的密度的比值为1:(0.2～200)；导电浆料喷雾与正极活性材料喷雾接触并在正极活性材料的表面形成包覆层，得到预包覆正极活性材料；将预包覆正极活性材料、第二导电炭黑、粘结剂和第二溶剂混合后得到正极浆料；第一导电炭黑的粒径小于第二导电炭黑的粒径，第一导电炭黑的吸油值大于第二导电炭黑的吸油值。

进一步地，导电浆料喷雾的密度为0.01～0.5g/cm³，正极活性材料喷雾的密度为0.1～2g/cm³。

进一步地，第一导电炭黑的原生粒子粒径与第二导电炭黑的原生粒子粒径的比值为1:(1～20)，第一导电炭黑的比表面积与第二导电炭黑的比表面积的比值为1:(0.02～1)，第一导电炭黑的吸油值与第二导电炭黑的吸油值的比值为1:(0.1～1)。

进一步地，第一导电炭黑的原生粒子粒径为5～40nm，比表面积为65～1500m²/g，吸油值为250～500mL/100g。