[發明專利]一種磷酸鐵鋰動力電池水性正極漿料及正極極片制備方法

有效

• 申請號: 201210038490.5
• 申請日: 2012-02-21
• 公開（公告）號: CN102544515A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 黃鎮財
• 申請（專利權）人: 杭州力奧科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/58;H01M4/1397
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 趙芳;徐關壽

技術領域

本發明涉及一種磷酸鐵鋰動力電池水性正極漿料及正極極片制備方法。

背景技術

目前，國內外廠家生產的磷酸鐵鋰動力電池大多采用油性體系配方，如使用PVDF（聚偏氟二氯乙烯）作為粘結劑和NMP(N-甲基吡咯烷酮)作為溶劑。但是在涂布過程中，大量含有NMP的氣體排到空氣中，污染環境，同時NMP成本較高，增加了電池的生產成本。因此，已經有部分廠家采用水系體系，采用水性體系可以避免環境污染和降低生產成本，但由于水系體系中導電劑和磷酸鐵鋰不容易分散，制備的漿料容易分層，同時用該體系漿料制備的正極極片水份不容易除去，而使電池的性能相對油性體系出現明顯下降。

發明內容

本發明的目的在于克服傳統上油性體系配方污染環境和成本較高的缺點，及克服采用水性體系制備的漿料容易分層和極片水分難以除去的缺點，提供了一種分散性和穩定性優良、并很好的將正極極片中的水分去除、電化學性能得到明顯的提高的磷酸鐵鋰動力電池水性正極漿料及正極極片制備方法。

為達到發明目的本發明采用的技術方案是：

一種磷酸鐵鋰動力電池水性正極漿料，其特征在于：所述正極漿料由以下重量份的組分組成：

磷酸鐵鋰：100份，

水性粘合劑：5-30份，

導電劑：3-20份，

去離子水：35-65份，

無水乙醇：2-5份。

使用本發明磷酸鐵鋰動力電池正極漿料的正極極片制備方法，其步驟如下：

(1)將所述水性粘合劑、導電劑、35-90%所述的去離子水、所述無水乙醇混合，采用超聲波分散5-30分鐘，超聲頻率為100-1000HZ；

(2)將（1）中制備的混合溶液加入到動力混合攪拌機中，攪拌10-30分鐘，所述磷酸鐵鋰按重量比分3-5次加入，每次加入后均以1000-3000轉/分鐘的轉速攪拌10分鐘，磷酸鐵鋰全部加入后的漿料轉入超聲設備中超聲分散5-30分鐘，超聲頻率為100-1000HZ?；

(3)將（2）中制備的漿料加入到動力混合攪拌機中，以2000-4000轉/分鐘的轉速攪拌2-3小時后，將漿料轉入研磨機中研磨0.5-2小時；

(4)將（3）中制備的漿料再轉入超聲設備中超聲分散5-30分鐘，超聲頻率為100-1000HZ?；超聲后將漿料轉入動力混合攪拌機中，以2000-4000轉/分鐘的轉速攪拌1-3小時；

(5)根據漿料的粘度要求，將剩余的去離子水加入到動力混合攪拌機中以1500-2500轉/分鐘的轉速攪拌1-2小時；

(6)將（5）中制備的漿料加入到轉入超聲設備中超聲分散5-30分鐘，超聲頻率為25-100HZ?；超聲后將混合均勻的漿料用80-200目的篩網過濾2遍，將所述漿料涂布在12-25um的鋁箔、不銹鋼箔或鐵箔上，通過涂布機烘箱烘干制得正極極片。

進一步，步驟（6）中的涂布機烘箱烘干步驟如下：

A、將涂布完后的極卷在涂布機烘箱來烘烤1-3小時，烘箱溫度為80-130℃，走帶速度為3-10m/min；

B、在烘箱烘烤過的極卷通過軋輥機壓實后，制成各種形狀的電極片，將極片在真空烘箱內烘烤，烘烤溫度為105-180℃，采用氮氣與氬氣的混和氣體保護，兩小時換一次保護氣體，烘烤時間為24-48小時。

進一步，步驟B中的氮氣與氬氣的混和氣體中氬氣的體積百分比為30-70%。

本發明的有益效果：

（1）使用去離子水作為溶劑，代替了傳統的以PVDF（聚偏氟二氯乙烯）作為粘結劑和NMP(N-甲基吡咯烷酮)作為溶劑的漿料制備方法，避免了使用NMP(N-甲基吡咯烷酮)找出的環境污染，同時大大降低了生產成本，采用超聲和研磨機研磨兩種輔助手段分散漿料，大大提高了漿料的均一性和穩定性；

（2）在極片的烘烤過程中，在涂布機多次烘烤及以氮氣與氬氣的混和氣體作為保護氣體真空烘烤，很好的解決了水性漿料制備的極片中水分難除的問題，具有非常顯著的效果；

（3）大大提高了通過本發明的技術方案所制作的電池的放電性能及循環性能。

附圖說明

圖1是采用本發明實施例1正極片制得的電池的充放電曲線圖。

圖2是采用本發明實施例1正極片制得的電池的不同倍率放電效率圖。

圖3是采用本發明實施例1正極片制得的電池的循環曲線圖。

具體實施方式