本發(fā)明涉及鋰離子二次電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種含石墨烯復合粉末制作的鈷酸鋰正極漿料及其制備方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的鈷酸鋰鋰離子電池正極導電劑均采用導電炭黑或?qū)щ娛蛱技{米管，然后加入粘結(jié)劑和溶劑，經(jīng)涂布、輥壓工序制作成正極片。

此種配方制作的正極片，做成電池后，內(nèi)阻偏大，循環(huán)穩(wěn)定性不高，而且電池能量密度不高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在提供一種鋰離子電池正極漿料以及其制作方法，提高鋰離子電池正極材料的導電性和電池的循環(huán)性能，并且提高電池能量密度。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種含石墨烯復合粉末的鈷酸鋰正極漿料，其由活性材料鈷酸鋰、導電炭黑、石墨烯復合粉末、聚偏氟乙烯粘結(jié)劑及氮甲基毗咯烷酮溶劑組合而成；所述活性材料鈷酸鋰、導電炭黑、石墨烯復合粉末及聚偏氟乙烯粘結(jié)劑的質(zhì)量分數(shù)比為：97.3：0.5：0.5：1.7。

用于制備上述的含石墨烯復合粉末的鈷酸鋰正極漿料，包括以下步驟：

S1、提供質(zhì)量分數(shù)比為：97.3:0.5:0.5:1.7的活性材料鈷酸鋰、導電炭黑、石墨烯復合粉末、聚偏氟乙烯粘結(jié)劑，以及一定量的氮甲基毗咯烷酮溶劑；

S2、將全部的所述聚偏氟乙烯粘結(jié)劑和部分的所述氮甲基毗咯烷酮溶劑混合，再將該混合物物采用高速分散機配制成固含量7％～9％的膠液；

S3、在S2所得的膠液中再加入在150℃環(huán)境中干燥2小時后的所述石墨烯復合粉末和導電炭黑粉末；

S4、在S3所得的漿料中分多次加入所述活性材料鈷酸鋰，每次加入的比例為全部所述活性材料鈷酸鋰的20～40％；

S5、向S4所得的漿料中逐步添加適量的氮甲基毗咯烷酮溶劑來調(diào)節(jié)漿料粘度，用粘度計測試漿料粘度，使其粘度范圍為3500～5000mPa.s。

所述S2具體包括：先在攪拌機內(nèi)加入所述部分氮甲基毗咯烷酮溶劑，然后加入所述聚偏氟乙烯粘結(jié)劑，對形成的混合物先后或者同時以l0～15HZ的頻率自轉(zhuǎn)低速攪拌、以500～800rpm的轉(zhuǎn)速公轉(zhuǎn)分散攪拌，共計5～10分鐘；然后刮壁，然后再同時以35～70HZ的頻率自轉(zhuǎn)攪拌、以4000～6000rpm的轉(zhuǎn)速公轉(zhuǎn)分散攪拌1～1.5小時。

所述S3具體包括：將石墨烯復合粉末加入至S2所得的膠液中，先后或者同時以5～15HZ的頻率自轉(zhuǎn)低速攪拌、以300～700rpm的轉(zhuǎn)速公轉(zhuǎn)分散攪拌，共計5～10分鐘；待石墨烯復合粉末全部溶解后，再先后或者同時以20～50HZ的頻率自轉(zhuǎn)攪拌、以2000～6000rpm的轉(zhuǎn)速公轉(zhuǎn)分散攪拌5～10分鐘；然后向其內(nèi)加入所述導電炭黑粉末，先后或者同時以300～600rpm的轉(zhuǎn)速公轉(zhuǎn)攪拌、10～15HZ的頻率自轉(zhuǎn)低速預分散共計3～5分鐘，待所述導電炭黑粉末全部溶解后，再先后或者同時以20～60HZ的頻率自轉(zhuǎn)攪拌、2000～6000rpm的轉(zhuǎn)速公轉(zhuǎn)分散攪拌，共計5～10分鐘，然后刮壁；然后再先后或者同時以40～80HZ的頻率自轉(zhuǎn)攪拌、以4000～8000rpm的轉(zhuǎn)速公轉(zhuǎn)分散攪拌10～20分鐘，然后進行刮壁；然后再開啟高速攪拌，此時開始計時，期間每攪拌20～40分鐘左右再刮壁一次，高速攪拌2～6小時，直至所述石墨烯復合粉末和導電炭黑粉末完全分散。

所述S4具體包括：前兩次每次加入所述鈷酸鋰后，先后或者同時以l0～20HZ的頻率自轉(zhuǎn)攪拌、500～800rpm的轉(zhuǎn)速公轉(zhuǎn)低速攪拌共計3～10分鐘左右，待所述鈷酸鋰全部溶解于導電膠液后即可開啟先后或者同時以60～80HZ的頻率自轉(zhuǎn)高速攪拌、以4000～8000rpm的轉(zhuǎn)速公轉(zhuǎn)分散攪拌；前兩次加料后不用刮壁；最后一次加料后，先后或者同時以l0～20HZ的頻率自轉(zhuǎn)攪拌、以500～800rpm的轉(zhuǎn)速公轉(zhuǎn)低速攪拌共計3～10分鐘左右，待所述鈷酸鋰全部溶解于漿料后，即可開啟先后或者同時以60～80HZ的頻率自轉(zhuǎn)高速攪拌、以4000～8000rpm的轉(zhuǎn)速公轉(zhuǎn)分散攪拌共計5～10分鐘，進行刮壁，刮壁的方式是：旁邊和底部、攪拌槳全部刮，刮壁后開啟高速攪拌，期間每攪拌20～30分鐘左右再刮壁一次，高速攪拌共3.5～5小時。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明的正極配方，添加了石墨烯復合粉末，可有效的利用石墨烯的優(yōu)異導電性和柔性二維薄片結(jié)構(gòu)，在正極材料內(nèi)部形成優(yōu)異的三維導電網(wǎng)絡，從而顯著提高電池的導電性，進而可有效降低電池內(nèi)阻、充分發(fā)揮正極材料克容量、大幅提升倍率充放性能和循環(huán)穩(wěn)定性。同時，在保證電池各項性能指標情況下，有助于提高配方中活性成分的比例，提升電池能量密度。

具體實施方式

本實施例提供一種含石墨烯復合粉末的鈷酸鋰正極漿料，其由活性材料鈷酸鋰、導電炭黑、石墨烯復合粉末、聚偏氟乙烯粘結(jié)劑、氮甲基毗咯烷酮溶劑；所述活性材料鈷酸鋰、導電炭黑、石墨烯復合粉末、及聚偏氟乙烯粘結(jié)劑分別按照質(zhì)量比為：97.3：0.5：0.5：1.7配制而成。

上述電池正極漿料的制作方法如下:

S1、聚偏氟乙烯粘結(jié)劑+氮甲基毗咯烷酮溶劑采用高速分散機配制固含量7％～9％的膠液：

先加氮甲基毗咯烷酮溶劑，然后加入聚偏氟乙烯粘結(jié)劑，先低速攪拌l 0HZ+分散500rpm攪拌5分鐘，刮壁，然后攪拌35HZ+分散5000rpm(線速度約為18米/分鐘)高速攪拌1～1.5小時，具體視分散情況而定；

S2、再加入干燥2h后的石墨烯復合粉末和導電炭黑粉末：

將石墨烯復合粉末加入，先低速攪拌l 0HZ+分散500rpm攪拌5分鐘，待石墨烯復合粉末全部溶解在液體后再開高速攪拌50HZ+分散4000rpm(線速度約為15米/分鐘))5分鐘。然后加入導電炭黑粉末，先低速500轉(zhuǎn)++15HZ預分散3分鐘，待導電炭黑粉末全部溶解在液體后再開高速攪拌50HZ+分散4000rpm(線速度約為15米/分鐘))5分鐘，進行刮壁，然后再開攪拌60HZ+分散6000rpm(線速度約為21米/分鐘)10分鐘。進行刮壁后再開啟進行高速攪拌，此時開始計時，期間攪拌20分鐘左右再刮壁一次，高速攪拌4小時(觀察其分散狀態(tài)，如未分散需加長分散時問)；

S3、最后分三次加入鈷酸鋰，比例為第一次加入30％，第二次加入30％，第三次加入40％，前兩次每次加入鈷酸鋰后，先攪拌l0HZ+分散500rpm低速攪拌3分鐘左右，待鈷酸鋰全部溶解于導電膠液后即可開啟高速攪拌60HZ+分散6000rpm(線速度約為21米/分鐘)，前兩次加料后不用刮壁。最后一次加料后先攪拌l 0HZ+分散500rpm低速攪拌3分鐘左右，待鈷酸鋰全部溶解于漿料后，即可開啟高速攪拌60HZ+分散6000rpm(線速度約為21米/分鐘)攪拌5分鐘，進行刮壁，要旁邊和底部、攪拌槳全部刮，刮壁后開啟高速攪拌，期間攪拌20分鐘左右再刮壁一次，高速攪拌3.5～5小時；

S4、調(diào)節(jié)漿料粘度：

用粘度計測試漿料粘度，粘度范圍為3500～5000mPa.s。如若漿料粘度不在范圍內(nèi)，則加入氮甲基毗咯烷酮溶劑繼續(xù)攪拌，使之符合粘度范圍。

需要注意的是:

所述聚偏氟乙烯粘結(jié)劑膠液固含量需在7％～9％之問，加入石墨烯復合粉末后需高粘度高速分散，嚴格保證高速分散時間；

加入鈷酸鋰后，如太過粘稠(粘附與攪拌槳上)，可適量加入氮甲基毗咯烷酮溶劑調(diào)整，但需高粘度高速攪拌。

下表為采用本發(fā)明的正極漿料而生成的極片和市場上現(xiàn)有的正極片在倍率性能和循環(huán)性能及能量密度上的對比：

顯然，采用本發(fā)明的正極漿料而制成的正極片的循環(huán)性能、倍率性能均比市場普通正極片的百分比高，且體積能量密度也有大幅提升。

僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本領(lǐng)域的專業(yè)人員可能利用上述所述的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為同等變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。