專(zhuān)利名稱(chēng)：鋰離子電池正極極片的涂料、涂料制造方法及正極極片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電池制造領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池正極極片的涂料、涂料的制
造方法以及含有所述涂料的正極極片。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的鋰離子電池正極極片一般是先在鋁箔上涂布電極漿料，經(jīng)干燥處理，再裁 切鋁箔后制成。在電極漿料中加入導(dǎo)電劑可以極大的改善正極極片的導(dǎo)電性能。上述導(dǎo)電 劑的種類(lèi)及用量搭配有非常多的選擇，不同的種類(lèi)和用量搭配所得到的導(dǎo)電性能存在較大差異。 目前，市場(chǎng)上很多電池1C循環(huán)(D0D100% )300周內(nèi)阻變化達(dá)到20m Q甚至更多， 很難保證鋰離子電池的長(zhǎng)期循環(huán)性能及其一致性。出現(xiàn)以上內(nèi)阻變化是眾多因素綜合的結(jié) 果，其中，正極極片導(dǎo)電性能變差是眾多因素中重要的一個(gè)。現(xiàn)有市場(chǎng)上所銷(xiāo)售的一些鋰離 子電池正極極片上的涂布漿料一般使用粘結(jié)性能較差的粘結(jié)劑以及單一的導(dǎo)電性較差導(dǎo) 電劑，致使正極電極上非活性物質(zhì)的用量大大增加，不僅不利于正極極片導(dǎo)電性能的提高， 而且還不利于電極能量密度和柔軟度的提高以及整個(gè)電池容量發(fā)揮、循環(huán)性能和成本控 制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子電池正極極片的涂料，旨在解決現(xiàn)有涂料存在 的導(dǎo)電性能不強(qiáng)、柔軟性能不佳的問(wèn)題。 采用以上技術(shù)方案后，由于增加了乙炔黑、鱗片石墨和科琴黑的應(yīng)用，正極極片導(dǎo)
3電性能和柔軟性得到顯著增加，有利于電池的容量的發(fā)揮、延長(zhǎng)了電池的使用壽命，其有益 效果主要有以下幾點(diǎn) 1、本發(fā)明提供了的涂料中含有多種導(dǎo)電材料，各導(dǎo)電材料相互配合，具有較好的 柔軟性和較佳的導(dǎo)電性能，解決了現(xiàn)有技術(shù)中使用單一導(dǎo)電材料產(chǎn)生的柔軟性和導(dǎo)電性能 均不足的問(wèn)題。 在本發(fā)明提供的配方當(dāng)中，正極活性物質(zhì)是活性材料，主要作用是為正極極片提 供容量；乙炔黑是小顆粒填充導(dǎo)電劑，用于填充活性材料的間隙；鱗片石墨呈塊狀，能起到 導(dǎo)電和潤(rùn)滑作用；科琴黑是纖維狀導(dǎo)電材料，能起到網(wǎng)狀導(dǎo)電作用，可使活性材料的電子電 導(dǎo)顯著增加。 2、本發(fā)明中提供涂料中各組分能較好的合漿，避免了多種組分之間不能較好合漿 問(wèn)題的發(fā)生。 3、本發(fā)明中提供涂料的組分來(lái)源廣泛，均能通過(guò)現(xiàn)有渠道購(gòu)買(mǎi)。 本發(fā)明的另一發(fā)明目的是提供一種鋰離子電池正極極片的涂料的制造方法，包括
下述步驟 ①選取重量百分比為90 % 97 %的正極活性物質(zhì)、0. 5 % 2 %的乙炔黑、
0. 5% 1. 5%的鱗片石墨、0. 5% 1. 5%的科琴黑、1. 5% 5%的PVDF，并選取一定量的
有機(jī)溶劑，所述有機(jī)溶劑按重量比計(jì)算，控制在涂料總料量的20% 50% ; ②先將PVDF加入到有機(jī)溶劑中，然后使PVDF完全溶解，作為膠液備用； ③將乙炔黑、鱗片石墨、科琴黑加入步驟②制備的膠液中，攪拌膠液； ④將正極活性物質(zhì)加入到步驟③膠液中，攪拌膠液，形成用于涂布于電池正極極
片的涂料。 其中，所述有機(jī)溶劑為NMP。 其中，在步驟①中，將PVDF添加到有機(jī)溶劑后，攪拌2 3小時(shí)，使PVDF完全溶解 在有機(jī)溶劑中。 其中，在所述步驟③中，將乙炔黑、鱗片石墨、科琴黑分兩次加入膠液中，快速攪拌 形成混合均勻的導(dǎo)電膠液。 其中，在步驟④中，將正極活性物質(zhì)加入膠液中后，攪拌3 4小時(shí)，得到粘度為 2000 20000cps的涂料。 其中，所述攪拌的溫度控制在30 50°C 。 上述鋰離子電池正極極片的涂料制造方法能將乙炔黑、鱗片石墨、科琴黑、PVDF和 NMP溶劑得到較好的混合，制成涂布漿料，所述涂布漿料具有較好的導(dǎo)電性能和柔軟性。
本發(fā)明還提供了了一種鋰離子電池正極極片，包括鋁箔，所述鋁箔表面涂覆有鋰 離子電池正極極片的涂料。
具體實(shí)施例方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。 本發(fā)明提供一種鋰離子電池正極極片的涂料，包含下述重量百分比的組分
4
正極活性物質(zhì)
乙炔黑
90% 97% 鱗片石墨 禾斗琴黑 PVDF (聚偏二氟乙烯) 上述涂料中，所述正極活性物質(zhì)可以為鈷酸鋰、鎳鈷錳三元材料、錳酸鋰、磷酸亞 鐵鋰或其他正極活性物質(zhì)中的一種或幾種，在本實(shí)施例中，所述正極活性物質(zhì)為鈷酸鋰，主 要作用是為正極極片提供容量；乙炔黑是小顆粒填充導(dǎo)電劑，用于填充活性材料的間隙； 鱗片石墨呈塊狀，能起到導(dǎo)電和潤(rùn)滑作用；科琴黑是纖維狀導(dǎo)電材料，能起到網(wǎng)狀導(dǎo)電作 用，可使活性材料的電子電導(dǎo)顯著增加。上述涂料中的組分均為普通電池制造原料，均能通 過(guò)現(xiàn)有渠道購(gòu)買(mǎi)。 由于上述正極極片的涂料包括多種導(dǎo)電材料，各導(dǎo)電材料通過(guò)攪拌融合于一體， 具有較好的柔軟性和較佳的導(dǎo)電性能。與現(xiàn)有技術(shù)中正極極片采用粘合效果較差的粘合劑 以及單一的導(dǎo)電性能較差的導(dǎo)電劑相比，本發(fā)明提供的配方大幅減少非活性物質(zhì)用量的同 時(shí)，增加了活性物質(zhì)的用量，各組分物質(zhì)及用量能較好的配合，導(dǎo)電性能和柔軟性均得到大 幅提高。 此外，所述涂料中選用的各組分經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬竽茌^好的合漿，避免了多種組分 之間不能較好合漿、無(wú)法制作漿料的問(wèn)題的發(fā)生。 在此要特別說(shuō)明的是，本發(fā)明提供的涂料達(dá)到的技術(shù)效果不是各組分達(dá)到技術(shù)效
果的簡(jiǎn)單疊加，而且大大優(yōu)于各組分單獨(dú)使用所達(dá)到技術(shù)效果。具體來(lái)說(shuō)，將各涂料組分經(jīng)
過(guò)充分的攪拌形成涂布漿料，所述涂布漿料經(jīng)干燥處理后形成的固態(tài)物質(zhì)具有其獨(dú)有的內(nèi)
部結(jié)構(gòu)，其達(dá)到的技術(shù)效果不是各組分技術(shù)效果的簡(jiǎn)單疊加，而是通過(guò)其獨(dú)有的結(jié)構(gòu)達(dá)到
具有較良好的導(dǎo)電性能和柔軟性的技術(shù)效果；這種技術(shù)效果大大優(yōu)于單一組分單獨(dú)使用所
得到的技術(shù)效果，具有較大的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。 上述涂料最佳實(shí)施例是 鈷酸鋰 93% 乙炔黑 1 % 鱗片石墨 1% 科琴黑 1 % PVDF 4% 實(shí)踐證明，所述涂料采用以上配方所制成正極極片的導(dǎo)電性能和柔軟性均能達(dá)到最佳。 本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池正極極片的涂料的制造方法，所述制造方法采用 上述電池正極極片的涂料的配方，其包括以下步驟 ①選取重量百分比為90 % 97 %的正極活性物質(zhì)、0. 5 % 2 %的乙炔黑、 0. 5% 1. 5%的鱗片石墨、0. 5% 1. 5%的科琴黑、1. 5% 5%的PVDF，并選取一定量的 有機(jī)溶劑，所述有機(jī)溶劑按重量比計(jì)算，控制在涂料總料量的20% 50% ;其中，所述有機(jī) 溶劑為NMP ; ②先將PVDF(聚偏二氟乙烯)加入到NMP(N甲基吡咯烷酮)溶劑中，攪拌2 3小時(shí)，使PVDF完全溶解于NMP有機(jī)溶中，作為膠液備用； ③將乙炔黑、鱗片石墨、科琴黑分兩次加入步驟②制備的膠液中，快速攪拌形成混 合均勻的導(dǎo)電膠液； ④將鈷酸鋰加入到步驟③膠液中，攪拌膠液，形成用于涂布于電池正極極片的涂
料，所述涂料的粘度為2000 20000cps。 在上述各步驟中，攪拌時(shí)的溫度控制在30 50°C。 本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池正極極片，包括鋁箔，所述鋁箔上涂覆有上述鋰
離子電池正極極片的涂料。 大批量的實(shí)踐證明 鋰離子電池在其他部分均不變的前提下，使用本方法所制造的正極極片的涂料， 能大幅改善鋰離子電池正極的柔軟性以及在循環(huán)過(guò)程中內(nèi)阻的大幅變化，保證了鋰離子電 池在內(nèi)阻方面的一致性。同時(shí)，鋰離子電池使用本方法制造的正極極片能大大提高電池循 環(huán)的容量保持率性能。實(shí)踐證明1.0C循環(huán)(D0D100% )50周循環(huán)內(nèi)阻變化在2mQ之內(nèi)， 容量保持率提高到98X以上，1.0C循環(huán)(D0D100X)300周循環(huán)內(nèi)阻變化在8mQ以內(nèi)，容量 保持率提高到85%以上。 本發(fā)明提供的鋰離子電池正極極片涂料的制造方法工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)施，有利于 節(jié)約生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率。此外，使用上述涂料的正極極片上的活性物質(zhì)比例和壓實(shí) 密度更有利于電池容量的設(shè)計(jì)。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種鋰離子電池正極極片的涂料，其特征在于包含下述重量百分比的組分正極活性物質(zhì)90％～97％乙炔黑 0.5％～2％鱗片石墨0.5％～1.5％科琴黑 0.5％～1.5％PVDF1.5％～5％。
2. 如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極極片的涂料，其特征在于所述各組分按重量 百分比為正極活性物質(zhì) 93% 乙炔黑 1% 鱗片石墨 1% 科琴黑 1 %PVDF 4%。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的鋰離子電池正極極片的涂料，其特征在于所述正極活性 物質(zhì)為鈷酸鋰、鎳鈷錳三元材料、錳酸鋰、磷酸亞鐵鋰中的一種或幾種。
4. 一種鋰離子電池正極極片的涂料的制造方法，其特征在于，包括下述步驟① 選取重量百分比為90% 97%的正極活性物質(zhì)、0. 5% 2%的乙炔黑、0. 5% 1. 5 %的鱗片石墨、0. 5 % 1. 5 %的科琴黑、1. 5 % 5%的PVDF，并選取一定量的有機(jī)溶 劑，所述有機(jī)溶劑按重量比計(jì)算，控制在涂料總料量的20% 50% ;② 先將PVDF加入到有機(jī)溶劑中，然后使PVDF完全溶解，作為膠液備用；③ 將乙炔黑、鱗片石墨、科琴黑加入步驟②制備的膠液中，攪拌膠液；④ 將正極活性物質(zhì)加入到步驟③膠液中，攪拌膠液，形成用于涂布于電池正極極片的 涂料。
5. 如權(quán)利要求4所述的鋰離子電池正極極片的涂料的制造方法，其特征在于所述有 機(jī)溶劑為NMP。
6. 如權(quán)利要求4所述的鋰離子電池正極極片的涂料的制造方法，其特征在于在步驟 ①中，將PVDF添加到有機(jī)溶劑后，攪拌2 3小時(shí)，使PVDF完全溶解在有機(jī)溶劑中。
7. 如權(quán)利要求4所述的鋰離子電池正極極片的涂料的制造方法，其特征在于在所述 步驟③中，將乙炔黑、鱗片石墨、科琴黑分兩次加入膠液中，快速攪拌形成混合均勻的導(dǎo)電 膠液。
8. 如權(quán)利要求4所述的鋰離子電池正極極片的涂料的制造方法，其特征在于在步驟④中，將正極活性物質(zhì)加入膠液中后，攪拌3 4小時(shí)，得到粘度為2000 20000cps的涂料。
9. 如權(quán)利要求4至8所述任一鋰離子電池正極極片的涂料的制造方法，其特征在于 所述攪拌的溫度控制在30 50°C。
10. —種鋰離子電池正極極片，包括鋁箔，其特征在于，所述鋁箔表面涂覆有所述權(quán)利 要求l-3所述的涂料。
全文摘要
本發(fā)明適用于電池制造領(lǐng)域，提供了一種鋰離子電池正極極片的涂料，包含下述重量百分比組分的固體物質(zhì)正極活性物質(zhì)90％～97％，乙炔黑0.5％～2％，鱗片石墨0.5％～1.5％，科琴黑0.5％～1.5％，PVDF 1.5％～5％。采用以上技術(shù)方案后，由于增加了乙炔黑、鱗片石墨和科琴黑的應(yīng)用，正極極片導(dǎo)電性能和柔軟性得到顯著的增加，有利于電池容量的發(fā)揮、延長(zhǎng)了電池的使用壽命。
文檔編號(hào)H01M4/136GK101771148SQ201010104510
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者席永全, 程建良 申請(qǐng)人:深圳市創(chuàng)明電池技術(shù)有限公司