【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于新能源材料，具體涉及一種高鎳正極活性材料的漿料及其制備方法與應用。
技術介紹
1、鎳鈷錳酸鋰材料(過渡金屬元素包括ni、co、mn，簡稱三元材料)是動力電池高比能化最常用的正極材料之一，ni元素比例越高，可參與電化學反應的電子數(shù)越多，三元材料克容量越高，能量密度越大。
2、然而，隨著鎳含量增加(尤其是鎳含量＞60％的高鎳三元材料)，殘留在材料表面的鋰鹽含量增多，導致表面殘堿增多，例如ncm811殘堿含量約為ncm622的5.5倍，如此高的殘堿含量導致高鎳三元材料加工性能急劇下降，即在使用過程中，隨著時間推移，高鎳三元漿料黏度快速增加，失去流動性，無法進行涂布，這一現(xiàn)象被稱作高鎳三元漿料的“凝膠化”或“果凍化”。
3、因為高鎳正極材料無法與水接觸，勻漿時不能選擇水作為溶劑，這使得水溶性粘結劑無法應用。一般正極材料勻漿時，選擇n-甲基吡咯烷酮(nmp)等有機溶劑作為溶劑，而聚偏氟乙烯(pvdf)在上述有機溶劑中具有良好的溶解性，且化學性質穩(wěn)定，粘結能力強，目前幾乎是行業(yè)中正極材料粘結劑的唯一選擇。
4、高鎳三元漿料發(fā)生凝膠化的根本原因是堿基(高鎳三元表面的殘堿或nmp中的胺基)攻擊了聚偏氟乙烯的c-h和c-f發(fā)生消除反應，形成c＝c雙鍵產生化學交聯(lián)，由于聚偏氟乙烯鏈的規(guī)整度很高，容易發(fā)生連續(xù)的脫hf反應，進而發(fā)生交聯(lián)聚合反應，最終導致漿料凝膠。
5、目前，針對上述問題，解決方案包括(1)水洗降低高鎳三元材料殘余堿含量；(2)向漿料中加入草酸中和殘堿。但是，對材料進行水洗處
技術實現(xiàn)思路
1、因此，本專利技術要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術中抑制高鎳正極活性材料漿料凝膠化會帶來電池容量下降的缺陷，從而提供一種高鎳正極活性材料的漿料及其制備方法與應用。
2、為此，本專利技術提供如下技術方案：
3、本專利技術第一方面保護一種高鎳正極活性材料的漿料，其中，所述漿料包括固體組分和溶劑，以固體組分的總質量計，包括如下質量百分含量的組分：
4、高鎳正極活性材料94％-98.5％；
5、抗氧化劑0.005％-0.5％；
6、鹵代硅烷0.01％-0.5％；
7、聚偏氟乙烯1％-2％；
8、導電劑0.5％-3％。
9、根據(jù)本專利技術，所述抗氧化劑包括叔丁基對羥基茴香醚(bha)、2,6-二叔丁基對苯甲酚(bht)、沒食子酸丙酯(pg)、特丁基對苯二酚、苯醌中的至少一種，可選為叔丁基對羥基茴香醚和/或2,6-二叔丁基對苯甲酚。
10、本專利技術中，抗氧化機理以bht為例，具體為：
11、
12、根據(jù)本專利技術，所述鹵代硅烷包括四氯化硅和/或六氯乙硅烷。
13、本專利技術中，四氯化硅具體反應式為：
14、sicl4+h2o→h4sio4+h2sio3+hcl；
15、sicl4+lioh→sio2+hcl+licl。
16、根據(jù)本專利技術，所述導電劑包括導電炭黑、導電石墨、碳纖維、單壁碳納米管、多壁碳納米管、石墨烯中的至少一種。
17、根據(jù)本專利技術，所述導電劑包括第一導電劑和第二導電劑；
18、所述第一導電劑包括導電炭黑、導電石墨、碳纖維中的至少一種；
19、所述第二導電劑包括單壁碳納米管、多壁碳納米管、石墨烯中的至少一種。
20、根據(jù)本專利技術，以高鎳正極活性材料的漿料中固體總質量百分比計，所述第一導電劑的用量為1％-2％，所述第二導電劑的用量為0.2％-0.8％。
21、本專利技術中，所述正極材料高鎳正極活性材料的鎳含量在70％以上；所述高鎳正極活性材料包括高鎳三元正極材料、無鈷正極材料、四元正極材料中的至少一種；所述高鎳三元正極材料的組成為linixcoymn1-x-yo2，其中0.7≤x＜1，0＜y≤0.3，0<x+y<1；所述無鈷正極材料的組成為linixmn1-xo2，其中，0.7≤x＜1；所述四元正極材料的組成為linixcoymnzal1-x-y-zo2，其中0<x+y+z<1。
22、根據(jù)本專利技術，所述聚偏氟乙烯的數(shù)均分子量50-150萬。
23、根據(jù)本專利技術，所述溶劑與所述聚偏氟乙烯的質量比為(90-100):(1-10)。
24、根據(jù)本專利技術，所述溶劑包括n-甲基吡咯烷酮(nmp)、n-乙基吡咯烷酮(nep)和二甲基亞砜(dmso)中的至少一種，優(yōu)選為n-甲基吡咯烷酮。
25、本專利技術第二方面保護一種前述的漿料的制備方法，其中，將高鎳正極活性材料、抗氧化劑、鹵代硅烷、聚偏氟乙烯、導電劑混合得到高鎳正極活性材料的漿料。
26、根據(jù)本專利技術，所述制備方法包括如下步驟：
27、s1，將聚偏氟乙烯與溶劑進行第一混合，得到膠液；
28、s2，將上述膠液、導電劑、高鎳正極活性材料進行第二混合，得到混合物；
29、s3，向所述混合物中加入抗氧化劑、四氯化硅進行第三混合，得到高鎳正極活性材料的漿料。
30、本專利技術中，所述制膠在制膠機中進行。
31、根據(jù)本專利技術，步驟s2中，將第一導電劑與所述膠液混合后，得到導電膠a，加入第二導電劑混合，得到導電膠b；再將導電膠與高鎳正極活性材料混合，得到混合物。
32、本專利技術中，所述第一混合、第二混合、第三混合的條件為本領域常規(guī)條件，能夠混合均勻即可。
33、本專利技術第三方面保護一種二次電池，其中，所述電池包括前述的高鎳正極活性材料的漿料。
34、本專利技術中，電池的制備方法為本領域常規(guī)做法，典型非限定性地，將含有高鎳正極活性材料的上述制備好的正極漿料均勻涂布在集流體鋁箔上，涂布量為12-14mg/cm2，隨后在85-90℃下烘干后進行冷壓、切邊、裁片、分條后，在85-90℃真空條件下干燥3-4h，焊接極耳，制成滿足要求的鋰離子二次電池的正極片；
35、將負極活性材料人造石墨、導電劑super-p、增稠劑cmc、粘接劑sbr按質量比(96-98):(1.0-1.1):(1.0-1.1):(1.2-1.5)溶于去離子水中混合均勻制成負極漿料后，將負極漿料均勻涂布在集流體銅箔上，涂布量為8-9mg/cm2，隨后在85-90℃下烘干后進行冷壓、切邊、裁片、分條后，在110-120℃真空條件下干燥3-4h，焊接極耳，制成滿足要求的鋰離子二次電池的負極片；
36、將實施例和對比例得到的電解液和正極片、負極片及隔離膜(pe膜)經過疊片工藝制作成厚度為8mm、寬度為60mm、長度為130mm的電池，并在85℃下真空烘烤10h、注入電解液、靜置24h。
37、本專利技術第四方面保護一種用電設備，其中，包括前述的二次電池。
38、本發(fā)本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種高鎳正極活性材料的漿料，其特征在于，所述漿料包括固體組分和溶劑，以固體組分的總質量計，包括如下質量百分含量的組分：
2.根據(jù)權利要求1所述的漿料，其特征在于，所述抗氧化劑包括叔丁基對羥基茴香醚、2,6-二叔丁基對苯甲酚、沒食子酸丙酯、特丁基對苯二酚、苯醌中的至少一種；
3.根據(jù)權利要求1或2所述的漿料，其特征在于，所述導電劑包括導電炭黑、導電石墨、碳纖維、單壁碳納米管、多壁碳納米管、石墨烯中的至少一種；
4.根據(jù)權利要求1所述的漿料，其特征在于，所述高鎳正極活性材料包括高鎳三元正極材料、無鈷正極材料、四元正極材料中的至少一種；所述高鎳三元正極材料的組成為LiNixCoyMn1-x-yO2，其中0.7≤x＜1，0＜y≤0.3，0<x+y<1；所述無鈷正極材料的組成為LiNixMn1-xO2，其中，0.7≤x＜1；所述四元正極材料的組成為LiNixCoyMnzAl1-x-y-zO2，其中0<x+y+z<1。
5.根據(jù)權利要求1所述的漿料，其特征在于，所述聚偏氟乙烯的數(shù)均分子量50-150萬；
7.根據(jù)權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：
8.根據(jù)權利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中，將第一導電劑與所述膠液混合后，得到導電膠A，加入第二導電劑混合，得到導電膠B；再將導電膠與高鎳正極活性材料混合，得到混合物。
9.一種二次電池，其特征在于，所述電池包括權利要求1-5中任意一項所述的高鎳正極活性材料的漿料。
10.一種用電設備，其特征在于，包括權利要求9所述的二次電池。
...【技術特征摘要】
1.一種高鎳正極活性材料的漿料，其特征在于，所述漿料包括固體組分和溶劑，以固體組分的總質量計，包括如下質量百分含量的組分：
2.根據(jù)權利要求1所述的漿料，其特征在于，所述抗氧化劑包括叔丁基對羥基茴香醚、2,6-二叔丁基對苯甲酚、沒食子酸丙酯、特丁基對苯二酚、苯醌中的至少一種；
3.根據(jù)權利要求1或2所述的漿料，其特征在于，所述導電劑包括導電炭黑、導電石墨、碳纖維、單壁碳納米管、多壁碳納米管、石墨烯中的至少一種；
4.根據(jù)權利要求1所述的漿料，其特征在于，所述高鎳正極活性材料包括高鎳三元正極材料、無鈷正極材料、四元正極材料中的至少一種；所述高鎳三元正極材料的組成為linixcoymn1-x-yo2，其中0.7≤x＜1，0＜y≤0.3，0<x+y<1；所述無鈷正極材料的組成為linixmn1-xo2，其中，0.7≤x＜1；所述四元正極材料的組成為linix...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：馮紹偉，秦炳勝，盛杰，
申請(專利權)人：蜂巢能源科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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