[發(fā)明專利]鋰離子動力電池水性漿料及其制造方法

無效

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• 申請日: 2011-10-21
• 公開（公告）號: CN102386374A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邢長生
• 申請（專利權(quán)）人: 超威電源有限公司;浙江超威創(chuàng)元實業(yè)有限公司
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/139;H01M4/62
• 代理公司: 杭州華鼎知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33217
• 代理人: 魏亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子動力電池水性漿料。

背景技術(shù)

隨著人們對鋰離子電池的要求越來越高，鋰離子電池開始向大容量、大功率的動力電池方向發(fā)展。相對于便攜式通訊電源，動力電池的總價遠遠超過了客戶的承受能力，降低電池制造成本就顯得格外重要，拋棄傳統(tǒng)的鋰電池油性配方而采用水性配方是一種行之有效的降低成本方法。例如采用磷酸亞鐵鋰作為正極材料，按照固含量55％計算，每生產(chǎn)1Ah電池，消耗溶劑NMP(N-吡咯烷酮)6.92g，按照3.5萬元/噸的市場價格，就NMP一項，每安時電池采用水性配方可節(jié)省0.24元。但是水性配方的使用卻付出了電池容量和循環(huán)壽命作為代價。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種鋰離子動力電池水性漿料，有效提升電池容量，延長電池循環(huán)壽命。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：鋰離子動力電池水性漿料，由粉料、溶劑、粘結(jié)劑和添加劑組成，其質(zhì)量百分比為：粉料：40％～55％；溶劑：40％～55％；粘結(jié)劑：4～5％；添加劑：0.02％～2％，其中所述粉料包括活性物質(zhì)和導電劑。

所述粉料中活性物質(zhì)占85～95％(質(zhì)量)，導電劑占5～15％(質(zhì)量)。

作為優(yōu)選，所述活性物質(zhì)為LiMO₂或者LiMn₂O₄或者LiFePO₄或者上述物質(zhì)的改性物質(zhì)，其中LiMO₂中的M為Ni或者Mn或者Co。

作為優(yōu)選，所述活性物質(zhì)為碳材料或者過渡金屬氧化物或者它們的組合。

作為優(yōu)選，所述導電劑為石墨、乙炔黑、碳納米管、碳纖維、導電高分子物質(zhì)中的一種或它們的組合。

所述溶劑為去離子水。

所述粘結(jié)劑為丁腈橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、聚醋酸乙烯酯中的兩種或多種的組合物。

所述添加劑為亞硫酸鋰、氫氧化鋰、四硼酸鋰、氟化鋰、碳酸鋰、溴化鋰、氧化鋰中的一種或它們的組合。

制造所述鋰離子動力電池水性漿料的方法，包括以下步驟：

預(yù)處理，將活性物質(zhì)、導電劑分別在120℃和200℃烘干；

預(yù)混合，準確稱量活性物質(zhì)、導電劑及添加劑至混料機中混合；

膠的配制，量取一定量的去離子水，并加熱到90℃后，加入一定量的粘結(jié)劑，攪拌至全部溶解，抽真空除掉氣泡；

漿料配制，稱取一定量的上述步驟配制的膠，往膠中加入預(yù)混合的粉料，攪拌分散，抽真空除去氣泡并調(diào)節(jié)粘度，即得所述水性漿料。

本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)方案，通過在配方中添加了活性物質(zhì)，有效改善了電池的循環(huán)壽命；相對于油性配方，本發(fā)明中使用了去離子水作為溶劑降低了電池制造成本；本發(fā)明中使用了水性膠，是一種具有膠粘性和增塑性的一種物質(zhì)，改善漿料的性能和極片制造性能。

具體實施方式

本發(fā)明鋰離子動力電池水性漿料，由粉料、溶劑、粘結(jié)劑和添加劑組成，其質(zhì)量百分比為：粉料：40％～55％；溶劑：40％～55％；粘結(jié)劑：4～5％；添加劑：0.02％～2％。

所述粉料包括活性物質(zhì)和導電劑，活性物質(zhì)占粉料的85～95％，其他部分為導電劑，活性物質(zhì)可以是正極活性物質(zhì)也可以是負極活性物質(zhì)，正極活性物質(zhì)包括層狀化合物(其化學式為LiMO₂，其中M為Ni，Mn，Co中的一種或幾種)、尖晶石化合物(化學式為LiMn₂O₄)、橄欖石結(jié)構(gòu)物質(zhì)(化學式為LiFePO₄)或者上述物質(zhì)的改性物質(zhì)。負極活性物質(zhì)包括碳材料或過渡金屬氧化物或者它們的組合。導電劑為石墨、乙炔黑、碳納米管、碳纖維、導電高分子物質(zhì)中的一種或它們的組合。

溶劑為去離子水，要求電阻率大于12MΩ·cm(25℃)。

粘結(jié)劑為一種既有粘接作用又有增塑作用的高分子混合物質(zhì)，如丁腈橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、聚醋酸乙烯酯中的兩種或多種組合物。

添加劑為無機添加劑，如亞硫酸鋰、氫氧化鋰、四硼酸鋰、氟化鋰、碳酸鋰、溴化鋰、氧化鋰中的一種或多種組合。通過添加添加劑，采用合理的電池激活制度，改變了SEI(固體電解質(zhì)界面膜)中的組成，提高了SEI中無機物的含量，提高了SEI膜的穩(wěn)定性，有效的改善了電池的循環(huán)壽命。

漿料配制具體實施方法如下：

1、預(yù)處理，將活性物質(zhì)、導電劑分別在120℃和200℃烘干8小時；

2、預(yù)混合，準確稱量活性物質(zhì)、導電劑及添加劑至混料機中混合；