[發明專利]一種磷酸鐵鋰水性正極漿料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310703943.6
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103943851A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 曲鵬利;馬偉華;顏雪冬
• 申請（專利權）人: 寧波維科電池股份有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其是涉及一種磷酸鐵鋰水性正極漿料及其制備方法。?

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背景技術

目前根據磷酸鐵鋰電池正極配方漿料中溶劑的種類和加工工藝，正極漿料可分油系（NMP作為溶劑）漿料和水系（去離子水作為溶劑）漿料，水系漿料由于不涉及到溶劑回收和環境污染問題，而且價格便宜，勻漿受環境制約較少等優點而受到大多少鋰電芯廠青睞，但是水性正極漿料中的導電劑、正極活性物質等固體物質不易均勻分散，使得水性正極漿料的一致性較差，穩定性不高，易發生沉降，從而導致電池可逆容量較小，循環性能不佳，大大影響了電池容量和循環壽命，因此急需解決水性漿料中的固體物質在水性正極漿料中的分散問題。?

例如，中國專利申請公布號：CN102306782A，申請公布日：2012年1月4日，公開了一種磷酸鐵鋰電池正極及其制備方法，該正極包含下列重量百分比的組分：水性粘結劑0.5%～1%；導電劑1%～3%；鱗片石墨0.5%～2%；磷酸鐵鋰90%～97%；水性膠1%～3%，該正極的制備方法為將各組分放入攪拌機中通過高速和低速攪拌混合均勻。其不足之處在于，首先，該正極配方中的粘結劑為改性聚氧化乙烯，改性聚氧化乙烯粘結強度不夠，因此需要通過加入水性膠來提高粘結強度，而且加入水性膠后，漿料中各固體組分更不易分散，而且漿料的穩定性不高，易發生沉降，導致電池可逆容量較小，循環性能不佳，大大影響了電池容量和循環壽命。?

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發明內容

本發明是為了解決現有技術的磷酸鐵鋰水性正極漿料中的固體物質不易均勻分散，水性正極漿料的一致性較差，穩定性不高，易發生沉降的問題，提供了一種磷酸鐵鋰水性正極漿料，本發明的水性漿料成本低，穩定性與分散性優異，制得的電池電化學性能好。?

本發明還提供了一種磷酸鐵鋰水性正極漿料的制備方法，該制備方法工藝步驟簡單，成本低，適合工業化生產，得到的漿料穩定性與一致性好。?

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為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種磷酸鐵鋰水性正極漿料，由以下質量百分比的組分組成：磷酸鐵鋰45~50%，導電劑2~3%，水性粘結劑2~3%，乙醇3~5%，余量為去離子水。本發明的水性漿料成本低，穩定性與分散性優異，制得的電池電化學性能好。

作為優選，所述導電劑為導電炭黑、超導碳、導電石墨、鱗片石墨、碳納米管中的一種或多種。?

作為優選，所述水性粘結劑由海藻酸鈉與丙烯腈多元共聚物LA133按質量比3:5~7混合而成。海藻酸鈉與丙烯腈多元共聚物LA133協同配合，粘結效果好，且成本低，海藻酸鈉除了粘結作用，還可填充在磷酸鐵鋰之間的間隙中，為磷酸鐵鋰提供支撐與緩沖，有效避免磷酸鐵鋰形成的團聚體在輥壓中發生破碎，從而提高電極片的加工性能，同時海藻酸鈉還能使磷酸鐵鋰與粘結劑、導電劑之間緊密接觸，避免極片的極化，有利于提高電化學性能。?

一種磷酸鐵鋰水性正極漿料的制備方法，所述的制備方法包括以下步驟：?

（1）預混料制備：將乙醇與導電劑混合均勻后，加入水性粘結劑與部分去離子水，球磨至物料細度為5~10μm，得預混料。本發明中混料的步驟非常關鍵，本發明中必須先將乙醇與導電劑混合，由于導電劑很難在水中均勻分散，先將乙醇與導電劑混合，可使乙醇濕潤導電劑，有利于導電劑在漿料中的均勻分散，從而均勻包裹在磷酸鐵鋰顆粒表面，而且漿料中加入乙醇，在高速攪拌的過程中漿料不易產生氣泡，后續過程中無需對漿料進行真空脫泡處理，工藝得到簡化，同時乙醇還起到防沉降的作用，能提高漿料的穩定性與一致性。

（2）一次分散：在預混料中加入磷酸鐵鋰后球磨至物料細度為5~10μm。一次分散采用球磨的方式，使顆粒充分碾碎變成小顆粒，否則在后續的二次分散過程中，物料依然是大顆粒，不易分散。?

（3）二次分散：將步驟（2）中的物料加入行星式漿料攪拌機中加入剩余量的去離子水，高速攪拌至細度為10~30μm。二次分散時先加入剩余的去離子水以稀釋物料，再通過高速攪拌使各組分能在水相中快速、均勻分散，得到的漿料穩定性與一致性好。?

（4）慢攪：將步驟（3）中的物料低速攪拌20~30min后過120~200目篩，即得磷酸鐵鋰水性正極漿料。通過低速度攪拌，使漿料中各組分顆粒的分布趨于穩定，得到的漿料穩定性與一致性佳。?

作為優選，步驟（1）中部分去離子水的質量為去離子水總質量的30~40%。?

作為優選，步驟（3）中高速攪拌的工藝條件為：公轉20~50r/min，自轉1800~2500r/min。?