阅读说明：本技术 一种正极浆料及包括该正极浆料的正极片、锂离子电池 (Positive electrode slurry, positive plate comprising positive electrode slurry and lithium ion battery ) 是由 邓桂超 于 2019-08-01 设计创作，主要内容包括：本发明提出的正极浆料及包括该正极浆料的正极片、锂离子电池,所述正极浆料包括正极活性主材、预锂功能材料、导电剂和粘结剂；其中所述正极活性主材、预锂功能材料、导电剂、粘结剂按照以下重量份进行合浆：77-97份正极活性主材、0-15份预锂功能材料、0.1-3份导电剂、1-5份粘结剂；预锂功能材料的化学式为LixMyNz。本发明中的正极浆料及包括该正极浆料的正极片、锂离子电池,通过合理的搭配正极活性主材与低库伦效率的预锂功能材料,可使得正极活性主材的克容量发挥有效提高,进而可提高锂离子电池的容量,且其更具备操作性和普及性。(The invention provides anode slurry, an anode plate comprising the anode slurry and a lithium ion battery, wherein the anode slurry comprises an anode active main material, a pre-lithium functional material, a conductive agent and a binder; the positive active main material, the pre-lithium functional material, the conductive agent and the binder are mixed according to the following weight parts: 77-97 parts of positive active main material, 0-15 parts of pre-lithium functional material, 0.1-3 parts of conductive agent and 1-5 parts of binder; the chemical formula of the pre-lithium functional material is LixMyNz. According to the anode slurry, the anode plate comprising the anode slurry and the lithium ion battery, the gram capacity of the anode active main material can be effectively improved by reasonably matching the anode active main material with the pre-lithium functional material with low coulombic efficiency, so that the capacity of the lithium ion battery can be improved, and the anode slurry has operability and universality.)

一种正极浆料及包括该正极浆料的正极片、锂离子电池

【技术领域】

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种正极浆料及包括该正极浆料的正极片、锂离子电池。

【背景技术】

锂离子二次电池具有高比能量、高循环寿命、低自放电、无记忆效应等特点，近年来，随着大气环境、生态环境日益恶化，人们对环保意识的不断提高，锂离子二次电池逐渐在汽车、储能等领域获得广泛应用。

通常作为锂离子二次电池用的正负极活性材料选用能够可逆进行脱嵌锂离子的化合物，电池容量和循环寿命由可逆脱嵌的锂离子的量决定。众所周知，锂离子电池的首次库伦效率由正负极材料中首效较低的一方决定。通常作为正极的高镍材料首效88％搭配首效92％的石墨负极时，锂离子二次电池的首次库伦效率在86-87％，即由高镍正极决定电芯首效。当高容量硅合金等负极活性材料引入锂离子电池负极制作过程中，二次电池的首次库伦效率受到高硅材料的低首效约束，致使此种高能量密度电芯制作过程中正极实际的容量发挥过低，造成正极活性材料的容量损失。

除了公开的电化学补锂方式以外，对于电芯首次不可逆损失，通常人为添加活性锂源，在电芯中加入与首次不可逆容量损失一致的锂片、锂粉或锂盐来补充电芯中的活性锂容量，但是以上方式会使活性锂的直接暴露，或者补锂工艺较为复杂的缺陷，很难保证安全。即目前现有技术中所采用的补锂方法在操作性、普及性、利用率及实际效果方面均存在一定的问题，并不能很好的弥补首次不可逆容量损失所消耗的活性锂，在提升电芯能量密度方面存在很大的局限。

【

发明内容

】

本发明要解决的技术问题在于：针对现有技术中通过补锂方式提升电芯能量密度过程中存在的多种局限性，本发明提供一种正极浆料及包括该正极浆料的正极片、锂离子电池，可以很好的提升电芯的能量密度，而且也可以避免现有技术中补锂方式存在的各种不易操作、安全性差、利用率低的问题。

本发明的提供一种正极浆料，其包括：包括正极活性主材、预锂功能材料、导电剂和粘结剂；其中所述正极活性主材、预锂功能材料、导电剂、粘结剂按照以下重量份进行合浆：77-97份正极活性主材、0-15份预锂功能材料、0.1-3份导电剂、1-5份粘结剂。

在一个优选实施例中，所述正极活性主材为镍钴锰三元材料NCM，镍钴锰三元材料NCA，钴酸锂LCO，富锂锰，高电压镍锰酸锂中的一种或两种。

在一个优选实施例中，所述预锂功能材料的化学式为LixMyNz，其中，1≤x≤8,0≤y≤6,1≤z≤6；M为铁Fe，铜Cu，锰Mn，锆Zr，镁Mg，铝Al中的一种或多种金属元素；N为氧O，氮N，氟F，硼B，硫S中的一种或多种非金属元素。

在一个优选实施例中，所述述粘结剂包含但不限于包括聚乙烯醇、聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、环氧树脂、氯丁橡胶中的一种或多种。

在一个优选实施例中，所述预锂功能材料采用库伦效率为(0-40％)的牺牲锂盐、或库伦效率为(30-80％)过锂化合物或库伦效率(60-90％)富锂化合物。

在一个优选实施例中，所述预锂功能材料的分解电压范围在(0.5-5)V。

本发明还提供一种使用该正极浆料的正极片，包括正极集流体和位于正极集流体上的正极浆料层，其中所述正极浆料层上述正极浆料涂覆在所述正极集流体上形成的。

在一个优选实施例中，所述正极集流体为多孔铝的箔或多孔的铜箔，具体为压实3.0-3.5的多孔极片、孔隙率设计在10-40％。

在一个优选实施例中，所述正极片的制作环境的适度控制在5％RH以下，合浆方式为常压氩气保护或者真空负压下进行。

本发明的提供一种使用上述正极片的锂离子电池，其包括：正极片、负极片、隔膜、电解液和外壳，其中，正极片为上述正极片。

本发明产生的有益效果是：本发明中的正极浆料及包括该正极浆料的正极片、锂离子电池，通过合理的搭配正极活性主材与低库伦效率的预锂功能材料，可使得正极活性主材的克容量发挥有效提高，进而可提高锂离子电池的容量，且其更具备操作性和普及性。

【附图说明】

图1为本发明实施例1中正极片和对比例1中正极片的首次充放电曲线图；

图2为采用实施例2中的锂离子电池和对比例2中的锂离子容量保持率-循环次数曲线图。

【

具体实施方式

】

为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。

本发明的正极浆料，包括正极活性主材、预锂功能材料、导电剂和粘结剂；其中所述正极活性主材、预锂功能材料、导电剂、粘结剂按照以下重量份进行合浆：77-97份正极活性主材、0-15份预锂功能材料、0.1-3份导电剂、1-5份粘结剂；

其中，所述正极活性主材优选为镍钴锰三元材料NCM，镍钴锰三元材料NCA，钴酸锂LCO，富锂锰，高电压镍锰酸锂中的一种或两种。

所述预锂功能材料的化学式为LixMyNz，其中，1≤x≤8,0≤y≤6,1≤z≤6；M为铁Fe，铜Cu，锰Mn，锆Zr，镁Mg，铝Al中的一种或多种金属元素；N为氧O，氮N，氟F，硼B，硫S中的一种或多种非金属元素；

所述粘结剂包含但不限于聚乙烯醇、聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、环氧树脂、氯丁橡胶等高分子化合物。

经过研究，得知本发明中的预锂功能材料采用库伦效率为(0-40％)的牺牲锂盐有助于电池能量密度的提高，其次，也可采用库伦效率为(30-80％)过锂化合物、库伦效率(60-90％)富锂化合物。

优选的，所述预锂功能材料的分解电压范围在(0.5-5)V，优选的，分解电压在(2-3.7)V的范围内，有助于电池能量密度的提高。

本发明还提供一种使用上述正极浆料的正极片，包括正极集流体和位于正极集流体上的正极浆料层，其中所述正极浆料层由本发明中提供的正极浆料涂覆在所述正极集流体上形成的。

所述正极集流体可以采用铝箔或铜箔，具体的可根据实际需要选择。

优选的正极集流体多选择为多孔铝的箔或多孔的铜箔，具体的优选为压实3.0-3.5的多孔极片、孔隙率设计在10-40％；也可选择为光箔。且其厚度优选为9μm或12μm或16μm。

优选的，所述正极片的制作环境的适度优选控制在5％RH以下，合浆方式优选为常压氩气保护或者真空负压下进行。

本发明中通过合理的搭配正极活性主材与低库伦效率的预锂功能材料，可使得正极活性主材的克容量发挥有效提高，进而可提高锂离子电池的容量。

本发明还提供一种锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液和外壳，其中，正极片为本申请提供的正极片，正极片可采用现有技术中常规的正极片；

其中，所述负极所使用的负极活性材料优选硅、硅合金、其他高容量嵌锂材料的一种，其中所述负极片的负极克容量优选在360-650之间，且需要满足负极容量/正极容量＝1.0-1.3；例如可选择硅负极材料的SIO含量0-20％之内，所述硅负极首效在90％-75％之间，电芯首效低于硅负极首效1％-2％。

所述隔膜厚度为6-20微米的干法、湿法基膜或陶瓷，PVDF涂覆隔膜优

所述电解液中添加常规锂盐或功能性锂盐；

溶剂可以为常规溶剂和功能性添加剂。

以下通过实施例1与对比例1的比较来进一步描述本发明中的正极片的优势：

实施例1，为本发明的正极片的制造过程：

将正极活性主材NCM811(比容量195mAh/g)、预锂功能材料Li2NiO2、导电剂SP+CNT、粘结剂PVDF按照重量比89.2％：5.8％：1.8％：2.2％称取，采用湿法匀浆工艺匀浆，涂覆在涂碳正极集流体铝箔上，铝箔厚度12um，涂碳层厚度1um，涂覆面密度380g/m2(N/P＝15％)，同时对浆料取样送检进行半电池测试，烘干后对辊，压实密度3.42g/cm3，分条，模切，得到本发明正极片。

对比例1，对比例1为没有加入预锂功能材料的正极片的制造过程：

将正极活性主材NCM811(比容量195mAh/g)、导电剂SP+CNT、粘结剂PVDF按照重量比96％：1.8％：2.2％称取，采用湿法匀浆工艺匀浆，涂覆在涂碳铝箔上，铝箔厚度12um，涂碳层厚度1um，涂覆面密度380g/m2(N/P＝15％)，同时对浆料取样送检进行半电池测试，烘干后对辊，压实密度3.42g/cm3。分条，模切，得到对比例1的正极片。

对实施例1中的正极片和对比例1中的正极片进行充放电测试，得到如图1中的首次充放电曲线图，从图1中可以看出，在充电过程时本发明中实施例1中的正极片的比容量曲线相较于对比例1的比容量曲线更加长，放电过程中本发明中实施例1中的正极片的比容量曲线相较于对比例1的比容量曲线更加短，可证明本发明中的正极片更有助于提升锂离子电池的能量。

以下通过实施例2与对比例2的比较来进一步描述采用本发明中的正极片的锂离子电池的优势：

实施例2，为采用本发明正极片制作的锂离子电池的过程：

将正极活性主材NCM811(比容量195mAh/g)、预锂功能材料Li2NiO2、导电剂SP+CNT、粘结剂PVDF按照重量比87.5％：8.5％：1.5％：2.5％称取，采用湿法匀浆工艺，先将粘结剂PVDF与溶剂NMP按重量比1:10加入搅拌机中，搅拌3h至PVDF充分溶解，再加入导电剂SP+CNT搅拌1h，最后加入烘干处理后的正极主材及预锂活性材料Li2NiO2搅拌3h，使用NMP调粘度，控制粘度范围在6500-8500mPa·s之间。将分散均匀后的浆料涂覆在涂碳铝箔上，铝箔厚度12um，涂碳层厚度1um，涂覆面密度380g/m2(N/P＝15％)，烘干后对辊，压实密度3.42g/cm3。分条，模切，得到正极片；

将上述正极片与设计容量450涂覆面密度220g/m2的硅负极片进行叠片后进行电池装配、化成、分容得到本发明的锂离子电池，对其进行相应电性能测试，重点跟踪循环性能；

对比例2，为现有技术中锂离子的制作过程：

将正极活性主材NCM811(比容量195mAh/g)、导电剂SP+CNT、粘结剂PVDF按照重量比96％：1.5％：2.5％称取，采用湿法匀浆工艺，先将粘结剂PVDF与溶剂NMP按重量比1:10加入搅拌机中，搅拌3h至PVDF充分溶解，再加入导电剂SP+CNT搅拌1h，最后加入烘干处理后的正极主材搅拌3h，使用NMP调粘度，控制粘度范围在6500-8500mPa·s之间。将分散均匀后的浆料涂覆在涂碳铝箔上，铝箔厚度12um，涂碳层厚度1um，涂覆面密度380g/m2(N/P＝15％)，烘干后对辊，压实密度3.42g/cm3。分条，模切，得到正极片；

将上述正极片与设计容量450涂覆面密度220g/m2的硅负极片进行叠片后进行电池装配、化成、分容得到常规的锂离子电池，进行相应电性能测试，重点跟踪循环性能。

对实施例2中的本发明的高能量密度锂离子电池和对比例2中的锂离子电池进行相应电性能测试，重点跟踪循环性能得到如图2中的容量保持率-循环次数曲线图，从图2中可以看出，在同样的循环次数下，实施例2中的高能量密度锂离子电池的容量保持率显然高于普通的锂离子电池的容量保持率。

通过上述分析可以看出，采用本发明的正极浆料，有助于提高锂离子电池的能量密度，且其更具备操作性和普及性。

本发明的正极浆料及包括该正极浆料的正极片、锂离子电池，并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。