CN114094057A - 一种复合聚三苯胺的三元正极电极片及其制备方法和应用 - Google Patents
一种复合聚三苯胺的三元正极电极片及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114094057A CN114094057A CN202111358138.5A CN202111358138A CN114094057A CN 114094057 A CN114094057 A CN 114094057A CN 202111358138 A CN202111358138 A CN 202111358138A CN 114094057 A CN114094057 A CN 114094057A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- positive electrode
- polytriphenylamine
- coating
- composite
- ternary positive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229920000327 poly(triphenylamine) polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 63
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims abstract description 31
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 22
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 17
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 9
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 8
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 6
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 6
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 claims description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- HFCVPDYCRZVZDF-UHFFFAOYSA-N [Li+].[Co+2].[Ni+2].[O-][Mn]([O-])(=O)=O Chemical compound [Li+].[Co+2].[Ni+2].[O-][Mn]([O-])(=O)=O HFCVPDYCRZVZDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000007605 air drying Methods 0.000 claims description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 12
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 17
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 4
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- ODHXBMXNKOYIBV-UHFFFAOYSA-N triphenylamine Chemical compound C1=CC=CC=C1N(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 ODHXBMXNKOYIBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052493 LiFePO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 2
- VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N dopamine Chemical compound NCCC1=CC=C(O)C(O)=C1 VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007580 dry-mixing Methods 0.000 description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229920001690 polydopamine Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- CYJRNFFLTBEQSQ-UHFFFAOYSA-N 8-(3-methyl-1-benzothiophen-5-yl)-N-(4-methylsulfonylpyridin-3-yl)quinoxalin-6-amine Chemical compound CS(=O)(=O)C1=C(C=NC=C1)NC=1C=C2N=CC=NC2=C(C=1)C=1C=CC2=C(C(=CS2)C)C=1 CYJRNFFLTBEQSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 229960003638 dopamine Drugs 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- VWBWQOUWDOULQN-UHFFFAOYSA-N nmp n-methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O.CN1CCCC1=O VWBWQOUWDOULQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000007761 roller coating Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/60—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of organic compounds
- H01M4/602—Polymers
- H01M4/606—Polymers containing aromatic main chain polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明提供一种复合聚三苯胺的三元正极电极片及其制备方法和应用。所述制备方法的步骤包括将三元正极活性材料、导电剂、粘结剂混合得到正极材料电极片，而后将聚三苯胺溶液涂覆在正极材料电极片表面，得到所述复合聚三苯胺的三元正极电极片。所述复合聚三苯胺的三元正极电极片的制备工艺简单，对环境和设备要求低，适合工业化制造。同时，聚三苯胺材料通过形成导电网络能够有效降低正极材料的阻抗，所述复合聚三苯胺的三元正极电极片被应用到锂离子电池体系，有助于提升锂离子电池的倍率性能和循环性能。
Description
技术领域
本发明属于电池领域，具体涉及一种复合聚三苯胺的三元正极电极片及其制备方法和应用。
背景技术
聚三苯胺(Polytriphenylamine，PTPAn)材料不仅具有高比容量(～100mAh/g)，高放电电压平台(3.5～4.0V)，还具有良好的导电骨架和阴离子吸附效应，使其作为正极材料具有良好的反应动力学，同时，PTPAn材料主要利用吸附效应实现阴离子传输和电荷转移，没有在传统正极材料中离子的固相传输过程，因此PTPAn材料的电荷转移阻抗几乎为零。然而，PTPAn材料的能量密度需要进一步提高，单独作为正极材料存在一定局限性。
三元正极材料Li[NixCoyMn(1-x-y)]O2通过提高Ni含量提升正极材料的能量密度，随着新能源行业的发展，钴金属资源最先面临资源紧缺的问题，因此兼顾能量密度的同时发展低钴或者无钴材料成为发展的趋势。然而，钴含量的降低会导致正极材料的导电性变差，进而影响正极材料的倍率性能和循环性能，因此提高三元正极材料的导电性和传输锂离子的能力成为改善三元正极材料电化学性能的关键。
为了进一步提高正极材料的能量密度和电化学性能，研究人员开发了不同体系的正极材料来解决，在满足能量密度要求同时具备良好的功率特性。
CN110504423A公开了一种聚多巴胺类离子电子导电网络包覆锂离子电池正极材料的制备方法，将含有多巴胺的N-甲基吡咯烷酮(
1-Methyl-2-pyrrolidinone，NMP)溶液与三元正极材料、粘结剂和导电剂充分搅拌混合均匀得到正极浆料，然后将复合正极浆料涂覆在正极集流体上并进行干燥处理。该发明公开了聚多巴胺类离子电子导电网络包覆三元正极材料的制备过程，但改善了三元正极材料的循环稳定性，但并未涉及倍率性能。
CN109742397A公开了一种聚三苯胺正极材料的制备方法，具体过程为将聚三苯胺作为正极活性物质，与导电剂乙炔黑充分搅拌混合均匀，在干混搅拌均匀后加入粘接剂PVDF，干混搅拌均匀后再加入N-甲基吡咯烷酮形成正极浆料，之后涂布在铝箔上制备得到聚三苯胺正极电极，但该发明仅涉及利用铁盐离子液体合成聚三苯胺，并制备得到纯聚三苯胺正极材料，没有涉及倍率性能。CN111525101A公开了一种复合正极材料的制备方法，使用富氮的三聚氰胺作为的碳源包覆LiFePO4，氮原子的引入提升了LiFePO4的导电性，但未涉及循环性能。
因此，在本领域中，期望开发一种制备工艺简单，适合工业化生产的正极材料，同时其既具备高能量密度，又能保持良好的倍率性能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种复合聚三苯胺的三元正极电极片及其制备方法和应用，所述复合聚三苯胺的三元正极电极片的制备方法简单，对环境和设备要求低，同时引入聚三苯胺材料能够形成导电网络，并应用到锂离子电池中有效降低正极材料的阻抗，提升锂离子电池功率特性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种复合聚三苯胺的三元正极电极片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将三元正极活性材料、导电剂、粘结剂混合得到正极材料浆料，将所述正极材料浆料涂覆在铝箔上，干燥；
(2)将聚三苯胺溶液涂覆在步骤(1)得到的电极片表面，干燥，得到所述复合聚三苯胺的三元正极电极片。
本发明的三元正极材料通过复合具备良好导电骨架的聚三苯胺，在保证高能量密度同时提高了正极材料的导电性，同时降低了正极材料的阻抗，有助于提高正极材料的倍率性能和循环性能。此外，本发明所述制备步骤简单，操作难度小，适用于工业化生产。
在本发明中，步骤(1)所述三元正极活性材料的化学式为Li[NixCoyMn(1-x-y)]O2，其中x＝0.3～0.95，y＝0.03～0.30。
在本发明中，所述三元正极活性材料的化学式中x＝0.3～0.95，例如可以为0.3，0.35，0.4，0.45，0.5，0.55，0.6，0.65，0.7，0.75，0.8，0.85，0.9或0.95，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
在本发明中，所述三元正极活性材料的化学式中y＝0.03～0.30，例如可以为0.03，0.05，0.07，0.09，0.11，0.13，0.15，0.17，0.19，0.21，0.23，0.25，0.27，0.29或0.30，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述三元正极活性材料为镍钴锰酸锂正极材料。
优选地，步骤(1)所述导电剂为导电炭黑或碳纳米管中的一种或多种。
优选地，步骤(1)所述粘结剂为聚偏氟乙烯。
优选地，步骤(1)所述正极材料浆料中，三元正极活性材料的重量百分含量为92％～98％，导电剂的重量百分含量为0.5％～4％，粘结剂的重量百分含量为1％～4％。
在本发明中，步骤(1)所述正极材料浆料中，三元正极活性材料的重量百分含量为92％～98％，例如可以为92％、93％、94％、95％、96％、97％或98％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
在本发明中，步骤(1)所述正极材料浆料中，导电剂的重量百分含量为0.5％～4％，例如可以为0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％或4％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
在本发明中，步骤(1)所述正极材料浆料中，粘结剂的重量百分含量为1％～4％，例如可以为1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％或4％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述涂覆的面密度为200～500g/dm2，例如可以为200g/dm2、300g/dm2、350g/dm2、400g/dm2、450g/dm2或500g/dm2，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述干燥的温度为不超过150℃，优选110～135℃，例如可以为110℃、115℃、120℃、125℃、130℃或135℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述聚三苯胺溶液的溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
优选地，步骤(2)所述聚三苯胺溶液的固含量为3～10wt％，例如可以为3wt％，4wt％，5wt％，6wt％，7wt％，8wt％，9wt％或10wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述涂覆的厚度使得干燥后的聚三苯胺涂覆的厚度为0.3～2.0μm，例如可以为0.3μm，0.5μm，0.8μm，1.0μm，1.3μm，1.5μm，1.8μm或2.0μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述涂覆的方式为辊涂、喷涂或浸涂中的一种或至少两种的结合，例如可以为辊涂、喷涂、浸涂、辊涂和喷涂、喷涂和浸涂或喷涂和浸涂，但不限于所列举的种类，涂覆的方式种类范围内其它未列举的种类同样适用。
优选地，步骤(2)所述干燥为采用鼓风干燥进行。
第二方面，本发明提供了一种根据第一方面所述的制备方法制备得到的复合聚三苯胺的三元正极电极片。
第三方面，本发明提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括根据第二方面所述的复合聚三苯胺的三元正极电极片。
优选地，所述锂离子电池的负极为石墨负极片。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明利用聚三苯胺材料高电子导电率和阴离子吸附效应的优势，不仅提高了复合聚三苯胺的三元正极电极片的导电性，还保证其具备高能量密度。
(2)本发明采用聚三苯胺涂覆的方式制备得到的正极材料复合极片，操作方法简单，对环境、设备要求低，适合工业化制造。
(3)本发明使用聚三苯胺涂覆的方式制备得到的正极材料复合极片，有助于提升正极电极片的电荷转移能力，从而提升电池的倍率性能和循环性能。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1至实施例5中三元正极材料采用行业常规量产材料NCM523，聚三苯胺采用纯度为99％的粉末原料。
实施例1
三元正极材料采用Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2，纯度为99％，聚三苯胺采用纯度为99％的粉末原料。
本实施例提供一种聚三苯胺涂覆三元正极电极片及其锂离子电池，其制备方法如下：
(1)将三元正极材料Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2与导电剂Super P、粘结剂聚偏氟乙烯混合制备正极材料浆料，将制备的正极材料浆料均匀涂覆在铝箔上并在125℃干燥后获得电极片，其中，三元正极活性材料的重量百分含量为96％，导电剂的重量百分含量为2％，粘结剂的重量百分含量为2％，涂覆面密度为325g/dm2。
(2)将聚三苯胺溶解在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，并超声搅拌，使得溶液固含量控制在6wt％，制备得到聚三苯胺溶液。
(3)利用辊涂的方式将聚三苯胺溶液涂覆在正极极片表面，采用鼓风干燥使NMP溶剂挥发，干燥后涂覆层厚度在0.3μm。
(4)将获得的复合聚三苯胺的正极极片经过碾压、模切与石墨负极片进行叠片、烘烤、注液和封装，制备获得锂离子电池。
实施例2
本实施例提供一种聚三苯胺涂覆三元正极电极片及其锂离子电池，其制备方法如下：
(1)将三元正极材料Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2与导电剂Super P、粘结剂聚偏氟乙烯混合制备正极材料浆料，将制备的正极材料浆料均匀涂覆在铝箔上并在125℃干燥后获得电极片，其中，三元正极活性材料的重量百分含量为96％，导电剂的重量百分含量为2％，粘结剂的重量百分含量为2％，涂覆面密度为325g/dm2。
(2)将聚三苯胺溶解在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，并超声搅拌，使得溶液固含量控制在3wt％，制备得到聚三苯胺溶液。
(3)利用喷涂的方式将聚三苯胺溶液涂覆在正极极片表面，采用鼓风干燥使NMP溶剂挥发，干燥后涂覆层厚度在0.1μm。
(4)将获得的复合聚三苯胺的正极极片经过碾压、模切与石墨负极片进行叠片、烘烤、注液、封装，制备获得锂离子电池。
实施例3
本实施例提供一种聚三苯胺涂覆三元正极电极片及其锂离子电池，其制备方法如下：
(1)将三元正极材料Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2与导电剂Super P、粘结剂聚偏氟乙烯混合制备正极材料浆料，将制备的正极材料浆料均匀涂覆在铝箔上并在125℃干燥后获得电极片，其中，三元正极活性材料的重量百分含量为96％，导电剂的重量百分含量为2％，粘结剂的重量百分含量为2％，涂覆面密度为325g/dm2。
(2)将聚三苯胺溶解在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，并超声搅拌，使得溶液固含量控制在10wt％，制备得到聚三苯胺溶液。
(3)利用喷涂的方式将聚三苯胺溶液涂覆在正极极片表面，采用鼓风干燥使NMP溶剂挥发，干燥后涂覆层厚度在0.7μm。
(4)将获得的复合聚三苯胺的正极极片经过碾压、模切与石墨负极片进行叠片、烘烤、注液、封装，制备获得锂离子电池。
对比例1
本对比例与实施例1的区别之处在于，聚三苯胺溶液的固含量控制在1wt％，其他均与实施例1相同。
对比例2
本对比例与实施例1的区别之处在于，聚三苯胺溶液的固含量控制在15wt％，其他均与实施例1相同。
对比例3
本对比例与实施例1的区别之处在于，将聚三苯胺溶液涂覆在正极极片表面，采用鼓风干燥使NMP溶剂挥发，干燥后涂覆层厚度在0.1μm，其他均与实施例1相同。
对比例4
本对比例与实施例1的区别之处在于，将聚三苯胺溶液涂覆在正极极片表面，采用鼓风干燥使NMP溶剂挥发，干燥后涂覆层厚度在2.5μm，其他均与实施例1相同。
测试条件
对实施例1-5以及对比例1-4组装的锂离子电池的倍率性能和循环性能进行测试；测试环境皆为室温环境(25℃)，测试方法如下：
(1)倍率性能测试：分别在充放电倍率为0.2C、1C、5C、10C条件下的进行全电池测试，充放电电压窗口：4.2V-2.5V。
(2)循环性能测试：在充放电倍率为0.5C/1C的条件下进行的全电池测试，充放电电压窗口：4.2V-3.0V。
(3)循环500次后的阻抗测试：在电化学工作站上以频率范围0.1Hz到106Hz，温度为25℃时所测试的电化学阻抗谱所得到的。
测试结果如表1所示。
表1
由表1数据可以看出，与对比例1-4相比，实施例1-3中提供的锂离子电池在10C电流密度下的平均比容量高达158.8mAh/g以上，在1C电流密度下循环500次的容量保持率不低于82.3％，在1C电流密度下循环500次后的电阻值不超过34.47mΩ，进一步说明本发明中采用聚三苯胺涂覆的方式制备得到的正极材料复合极片，利用聚三苯胺材料高电子导电率和阴离子吸附效应的优势，不仅保证其具备高能量密度，还有助于提升正极极片的电荷转移能力，从而提升锂离子电池的倍率性能和循环性能。
对比例1和对比例3说明当涂覆的聚三苯胺的固含量以及厚度过低时，三元正极电极片的电阻较大，导电性较差；对比例2和4表明当涂覆的聚三苯胺的固含量以及厚度过高时，涂覆的效果变差，使得三元正极电极片厚度较厚，相应的锂离子电池的倍率性能和循环性能也不理想。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的复合聚三苯胺的三元正极电极片及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种复合聚三苯胺的三元正极电极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将三元正极活性材料、导电剂、粘结剂混合得到正极材料浆料，将所述正极材料浆料涂覆在铝箔上，干燥；
(2)将聚三苯胺溶液涂覆在步骤(1)得到的电极片表面，干燥，得到所述复合聚三苯胺的三元正极电极片。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述三元正极活性材料的化学式为Li[NixCoyMn(1-x-y)]O2，其中x＝0.3～0.95，y＝0.03～0.30；
优选地，所述三元正极活性材料为镍钴锰酸锂正极材料；
优选地，步骤(1)所述导电剂为导电炭黑或碳纳米管中的一种或多种；
优选地，步骤(1)所述粘结剂为聚偏氟乙烯。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述正极材料浆料中，三元正极活性材料的重量百分含量为92％～98％，导电剂的重量百分含量为0.5％～4％，粘结剂的重量百分含量为1％～4％。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述涂覆的面密度为200～500g/dm2；
优选地，步骤(1)所述干燥的温度为不超过150℃，优选110℃～135℃。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述聚三苯胺溶液的溶剂为N-甲基吡咯烷酮；
优选地，步骤(2)所述聚三苯胺溶液的固含量为3～10wt％。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述涂覆的厚度使得干燥后的聚三苯胺涂覆厚度为0.3～2.0μm；
优选地，步骤(2)所述涂覆的方式为辊涂、喷涂或浸涂中的一种或至少两种的结合。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述干燥为采用鼓风干燥进行。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法制备得到的复合聚三苯胺的三元正极电极片。
9.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括权利要求8所述的复合聚三苯胺的三元正极电极片。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的负极为石墨负极片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111358138.5A CN114094057A (zh) | 2021-11-16 | 2021-11-16 | 一种复合聚三苯胺的三元正极电极片及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111358138.5A CN114094057A (zh) | 2021-11-16 | 2021-11-16 | 一种复合聚三苯胺的三元正极电极片及其制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114094057A true CN114094057A (zh) | 2022-02-25 |
Family
ID=80301110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111358138.5A Pending CN114094057A (zh) | 2021-11-16 | 2021-11-16 | 一种复合聚三苯胺的三元正极电极片及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114094057A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012226904A (ja) * | 2011-04-18 | 2012-11-15 | Iwate Univ | リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池 |
| CN103746094A (zh) * | 2013-12-13 | 2014-04-23 | 浙江工业大学 | C-LiFePO4/PTPAn复合材料、其应用以及由其制备的锂电池 |
| JP2016115435A (ja) * | 2014-12-11 | 2016-06-23 | 国立大学法人岩手大学 | リチウム二次電池用正極およびリチウム二次電池 |
| CN106058148A (zh) * | 2015-04-17 | 2016-10-26 | 现代自动车株式会社 | 用于锂离子电池的正电极以及使用其的锂离子电池 |
| CN108461719A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-08-28 | 广州大学 | 一种富锂材料/导电有机聚合物复合正极材料及电极的制备方法 |
| CN111785925A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-10-16 | 天津市捷威动力工业有限公司 | 极片及应用、含有该极片的低温升高安全性锂离子电池 |
-
2021
- 2021-11-16 CN CN202111358138.5A patent/CN114094057A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012226904A (ja) * | 2011-04-18 | 2012-11-15 | Iwate Univ | リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池 |
| CN103746094A (zh) * | 2013-12-13 | 2014-04-23 | 浙江工业大学 | C-LiFePO4/PTPAn复合材料、其应用以及由其制备的锂电池 |
| JP2016115435A (ja) * | 2014-12-11 | 2016-06-23 | 国立大学法人岩手大学 | リチウム二次電池用正極およびリチウム二次電池 |
| CN106058148A (zh) * | 2015-04-17 | 2016-10-26 | 现代自动车株式会社 | 用于锂离子电池的正电极以及使用其的锂离子电池 |
| CN108461719A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-08-28 | 广州大学 | 一种富锂材料/导电有机聚合物复合正极材料及电极的制备方法 |
| CN111785925A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-10-16 | 天津市捷威动力工业有限公司 | 极片及应用、含有该极片的低温升高安全性锂离子电池 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102479949B (zh) | 一种锂离子电池的负极活性材料及其制备方法以及一种锂离子电池 | |
| Zhang et al. | Encapsulating sulfur into a hybrid porous carbon/CNT substrate as a cathode for lithium–sulfur batteries | |
| CN105118972B (zh) | 金属氢氧化物包覆碳硫的锂硫电池正极材料及其制备方法和应用 | |
| EP4439710A1 (en) | Lithium-rich composite material, and preparation method therefor and use thereof | |
| CN110197899B (zh) | 一种锂箔的制备方法 | |
| CN114551900B (zh) | 一种多功能集流体及其制备方法和应用 | |
| JP2023547189A (ja) | 正極活性材、電気化学装置および電子デバイス | |
| CN116207267B (zh) | 碳硫包覆的聚阴离子型钠离子电池正极材料及其制备方法 | |
| CN115275207B (zh) | 生物质碳包覆磷酸铁钠的复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN110957483A (zh) | 一种硫复合正极材料的制备方法及其应用 | |
| CN111029526A (zh) | 一种锂硫电池用多孔正极极片的制备方法及其产品 | |
| CN115810733A (zh) | 一种改性磷酸锰铁锂材料、其制备方法以及锂离子电池 | |
| CN117559013A (zh) | 一种补锂剂复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN114583137B (zh) | 一种在碳表面进行硫掺杂磷修饰的方法及其应用 | |
| CN105304866A (zh) | 一种含金属镁粉的锂硫电池正极及其制备方法 | |
| WO2023273265A1 (zh) | 一种预锂化石墨烯及其制备方法和应用 | |
| CN117317200B (zh) | 一种正极材料及其制备方法和钠离子电池 | |
| CN117219777B (zh) | 一种补锂剂及其制备方法、正极极片与二次电池 | |
| CN119008877A (zh) | 一种原位聚合包覆焦磷酸磷酸铁钠复合材料及制备方法和应用 | |
| CN112374534A (zh) | 一种氮-磷掺杂多孔碳球包覆花状SnS2的负极材料及制法 | |
| CN112209366A (zh) | 一种锂硫电池电极材料的制备方法 | |
| CN101393980A (zh) | 硅负极和包括该负极的锂离子二次电池及它们的制备方法 | |
| CN115974102B (zh) | 银-碳包覆的普鲁士蓝材料的制备方法和应用 | |
| CN109309228B (zh) | 正极活性材料、制备方法、正极和高比能量动力电池 | |
| CN116845215A (zh) | 一种二次碳包覆磷酸焦磷酸铁钠复合材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220225 |