半固态电池用正极材料层、其制备方法、正极片和半固态电池.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112151745A(43)申请公布日2020.12.29(21)申请号202011173590.XH01M4/62(2006.01)(22)申请日2020.10.28H01M10/052(2010.01)H01M10/0525(2010.01)(71)申请人蜂巢能源科技有限公司地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人马忠龙秦士林郑晓醒(74)专利代理机构北京远智汇知识产权代理有限公司11659代理人王岩(51)Int.Cl.H01M4/04(2006.01)H01M4/139(2010.01)H01M4/1391(2010.01)H01M4/13(2010.01)H01M4/131(2010.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称半固态电池用正极材料层、其制备方法、正极片和半固态电池(57)摘要本发明公开了一种半固态电池用正极材料层、其制备方法、正极片和半固态电池，所述方法包括：1)将可纤维化聚合物粉体、聚合物电解质包覆的正极活性物质和导电剂混合，然后在剪切力的作用下使可纤维化聚合物粉体拉丝形成纤维，得到混合料；2)对混合料在集流体上进行热压处理，至预设厚度，得到所述的正极材料层。本发明的方法不仅解决了干法制备正极材料层时正极料比大、硬度大而导致正极材料混料不均匀和极片开裂的问题，降低了干法正极片制备过程中，对辊压机辊轴材质的要求，降低设备成本。还增加了极片自身的离子电导率，减少电解液的用量，提升了电池的安全性能。CN112151745ACN112151745A权利要求书1/2页1.一种正极材料层的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将可纤维化聚合物粉体、聚合物电解质包覆的正极活性物质和导电剂混合，然后在剪切力的作用下使可纤维化聚合物粉体拉丝形成纤维，得到混合料；(2)对步骤(1)所述混合料在集流体上进行热压处理，至预设厚度，得到所述的正极材料层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可纤维化聚合物包括聚四氟乙烯PTFE、丁苯橡胶SBR、聚酰亚胺PAN、聚丙烯PP、聚乙烯PE和丁腈橡胶NBR中的至少一种，优选为PTFE；优选地，聚合物电解质包覆的正极活性物质包括正极活性物质和包覆于所述正极活性物质表面的聚合物电解质层；优选地，所述正极活性物质包括Li1+x1NiyCozMntMsO2-δ、LiMx2Mn2-x2O4、LiFe1-x3Mx3PO4、Li2Fe1-x4Mx4SiO4以及LiFe1-x5Mx5SO4F中的至少一种，其中，0≤x1≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤t≤1，0≤s≤1，0≤δ≤0.2，0≤x2≤0.5，其中0≤x3≤1，其中0≤x4≤1，0≤x5≤1，M选自Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、Sc、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Er、Tm、Yb、Lu、W、Pt或Au中的至少一种；优选地，所述正极活性物质为LiCoO2、LiNiO2、LiFePO4、LiNi0.5Mn0.5O2、Li(NiCoMn)1/3O2、Li1.2Ni0.13Mn0.54Co0.13O2和LiMn2O4中的至少一种；优选地，所述聚合物电解质层包括聚合物和电解质盐；优选地，所述聚合物电解质层中，聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚丙烯腈PAN、聚氧丙烯PPO、聚氧乙烯PEO、聚氯乙烯PVC、聚偏氟乙烯PVDF、及上述各物质的衍生物中的至少一种；优选地，所述聚合物电解质层中，电解质盐包括三氟甲基磺酸亚胺锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、二草酸硼酸锂和双氟代磺酰亚胺锂中的至少一种；优选地，所述聚合物电解质包覆的正极活性物质中，聚合物电解质层的质量百分含量为1％-30％，优选为3-10％；优选地，所述导电剂包括乙炔黑、Super-P、碳纳米管、碳纤维、科琴黑、石墨和石墨烯中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述混合料中，可纤维化聚合物的质量占比为1％-30％，优选为3％-10％；优选地，步骤(1)所述混合料中，所述聚合物电解质包覆的正极活性物质的质量占比为25％-98.5％，优选为67.5％-96％；优选地，步骤(1)所述混合料中，所述导电剂的质量占比为0.5％-5％，优选1％-2.5％。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述混合的速度小于1000rpm，优选为100rpm-800rpm；优选地，步骤(1)所述混合过程中，先将聚合物电解质包覆的正极活性物质和导电剂进行一次混合，然后