[發明專利]一種高安全鋰電池集流體表面涂布用水性導電漿料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710465616.X
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107248577B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 周僑發
• 申請（專利權）人: 佛山市大為科技有限公司
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M4/62;H01B1/24;H01M10/42
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 黃冠華

本發明公開了一種高安全鋰電池集流體表面涂布用水性導電漿料，包括以下重量百分比的各組分：導電材料0.5～15％，分散劑0.5～10％，纖維素0.2～2％，潤濕劑0.1～1％，粘結劑2～20％，聚烯烴微球乳液0.5～10％，余量為去離子水。本發明還公開了該水性導電漿料的制備方法和在高安全鋰電池集流體應用該水性導電漿料的方法。本發明的水性導電漿料可以有效防止熱失控，提高電池安全性；提高正極材料與鋁箔和負極材料與銅箔的粘附力，減少正極或負極的粘結劑占比，從而提高電池的能量密度，增加續航里程；同時大幅降低電池內阻，改善電池的動態內阻一致性，延長電池組壽命；增強正極材料與鋁箔和負極材料與銅箔的導電性，提升快速充放電能力。

技術領域

本發明是涉及鋰離子電池技術領域，特別涉及一種高安全鋰電池集流體表面涂布用水性導電漿料及其制備方法和應用。

背景技術

鋰二次電池由于具有容量大、壽命長、無環境污染、使用安全等優點，已廣泛應用于移動電話、筆記本電腦等便攜式電器中。隨著技術的發展，鋰離子電池在未來的電動汽車和儲能領域也有著非常好的應用前景。同時，人們對鋰電池的續航里程、充放電速度、循環壽命、安全性能也提出了更高的要求。其中，鋰電池極片的狀態決定了電池80％以上的性能。

在常規的鋰二次電池制片工藝中，將活性材料漿料直接涂布于鋁箔或銅箔表面，干燥后通過粘結劑實現活性材料與集流體表面的固定。

上述技術存在以下缺陷或不足：1、對熱失控沒有預防作用，安全性差；2、剛性的金屬集流體與活性材料顆粒間的接觸面積有限，界面電阻較大，導致電池內阻上升，對電池性能有負面影響，特別是大電流充放電條件下對電池性能的負面影響更大；3、粘結劑的粘結強度有限，在持續的充放電過程中很容易發生活性材料與集流體間的膨脹脫離，導致電池內阻進一步增大，使得循環壽命和電池的安全性能都受到影響。

發明內容

本發明的目的是針對目前鋰電池對熱失控沒有預防作用，安全性差，剛性金屬集流體與活性材料顆粒間的接觸面積有限，界面電阻較大，極片材料與集流體附著力差等缺陷，提供一種高安全鋰電池集流體表面涂布用水性導電漿料及其制備方法和應用。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案。

本發明公開了一種高安全鋰電池集流體表面涂布用水性導電漿料，由導電材料、分散劑、纖維素、潤濕劑、粘結劑、聚烯烴微球乳液和去離子水制得。

進一步的，包括以下重量百分比的各組分：導電材料0.5～15％，分散劑0.5～10％，纖維素0.2～2％，潤濕劑0.1～1％，粘結劑2～20％，聚烯烴微球乳液0.5～10％，余量為去離子水。

所述聚烯烴微球乳液的制備方法包括以下步驟：

1)、將乙烯-丙烯嵌段共聚物和乙烯-甲基丙烯酸共聚物按照質量比2:1溶解在乙烷/二氧化碳混合臨界液體中，乙烷與二氧化碳的質量比為1:1.5，控制溶液噴出流速為380～480m/s，膨脹時間為10^-9～10^-6s，制得粒徑在1～5μm的聚烯烴微球聚集體；

2)、將上述聚烯烴微球聚集體與高分子量丙烯酸助劑混合均勻，在多次氣流粉碎的過程中進行表面改性得到粒徑為0.1～2μm具有親水性的改性聚烯烴微球；

3)、在攪拌狀態下將0.1～0.5％脂肪醇聚氧乙烯基醚分散在去離子水中，溶解完全后加入10～30％質量分數的改性聚烯烴微球進行一次濕法研磨，得到聚烯烴微球乳液。

進一步的，所述高分子量丙烯酸助劑的分子量為25～35萬kda。

進一步的，所述導電材料為導電炭黑、SP-Li、石墨烯、超導炭黑、碳納米管、活中間相炭微球和氣相炭纖維中的任意一種或多種。

進一步的，所述纖維素為CMC、HEC和HPMC中的任意一種或多種。