[發明專利]含有碳納米管的磷酸鐵鋰電池水性正極漿料及制備方法

在審

• 申請號: 201811216497.5
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109244421A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 秦懷鵬;張瑞
• 申請（專利權）人: 天津中聚新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 徐金生

本發明公開的含有碳納米管的磷酸鐵鋰電池水性正極漿料，包括納米磷酸鐵鋰、水性粘合劑、增稠劑、復合導電劑、碳納米管CNT分散液和去離子水，它們之間的質量比為(85～95)：(3～45)：(1～5)：(1～6)：(1～10)：(65～85)；所述復合導電劑包括固定組分和添加組分，所述固定組分為導電炭黑，所述添加組分包括導電石墨、爐黑、科琴黑、氣相生長碳纖維和乙炔黑中的一種或多種，所述固定組分與添加組分之間質量比為1：(0.3～4.5)。本發明可以有效克服水性正極漿料中碳納米管無法有效分散的缺陷，使得碳納米管在水性正極漿料中的分散良好，得到流動性及穩定性高的正極漿料。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，特別是涉及含有碳納米管的磷酸鐵鋰電池水性正極漿料及制備方法。

背景技術

鋰離子電池相對于鉛酸電池、鎳氫電池、鎳鎘電池具有更高的能量密度、自放電小、循環壽命長等優點，當前已廣泛應用于消費電子及動力電池領域。

目前，鋰離子電池正極漿料一般采用含氟聚合物(如聚偏氟乙烯)作為粘合劑和NMP(N-甲基吡咯烷酮)作為溶劑。由于有機溶劑易于造成環境污染，并且對操作人員健康造成危害，因此，在涂布干燥過程中，需要增加成本投入，來回收有機溶劑，同時NMP的成本較高，增加了電池的整體生產成本。為此，人們研究開發了水性正極粘合劑體系，采用水性體系可以避免環境污染和降低生產成本。

同時，電池廠家都通過在正極漿料中加入炭黑類、石墨類或碳納米纖維類等導電劑，來提高活性物質之間以及活性物質與集流體之間的導電特性。其中，炭黑類及石墨類導電劑雖然成本低，但是，它們的導電性能較差，往往需要加入較大的量才能起到較好的導電效果，這樣便需要更多的粘合劑，而粘合劑的增加，會影響到同體積的電池容量或使得同容量的電池體積大，嚴重影響到電池的能量密度。此外，碳納米管CNT具有較高的比表面積、較小的碳管直徑和較大的管徑比，其導電性能遠高于炭黑和導電石墨，因此若在導電劑中適量添加碳納米管，既能控制生產成本，又能提高活性物質之間以及活性物質與集流體之間的導電特性，從而可提高鋰電池的功率特性和循環壽命。但是，碳納米管應用至鋰離子電池中的前提是分散要好，由于碳納米管易發生團聚的現象，不易在溶劑中均勻分散，分散不好，使得最終的效果還不如其它的導電劑。

在水性正極粘合劑體系中，水性粘合劑一般為聚丙烯腈類產品，例如為聚丙烯腈PAN粘合劑，但是，聚丙烯腈PANPAN粘結劑含有-CN基團，因此，具有很高的極性。而碳納米管作為一種非極性物質，在水性粘合劑中極難分散，二者混合之后，碳納米管會極速團聚，導致碳納米管無法分散。因此，極大限制了碳納米管在水性正極漿料中的應用。

因此，目前迫切需要開發出一種技術，其可以有效克服水性正極漿料中碳納米管無法有效分散的缺陷，使得碳納米管在水性正極漿料中的分散良好，從而得到流動性及穩定性高的正極漿料。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供含有碳納米管的磷酸鐵鋰電池水性正極漿料及制備方法，其可以有效克服水性正極漿料中碳納米管無法有效分散的缺陷，使得碳納米管在水性正極漿料中的分散良好，從而得到流動性及穩定性高的正極漿料，有利于提高電池生產廠家產品的市場應用前景，具有重大的生產實踐意義。

為此，本發明提供了含有碳納米管的磷酸鐵鋰電池水性正極漿料，包括納米磷酸鐵鋰、水性粘合劑、增稠劑、復合導電劑、碳納米管CNT分散液和去離子水，其中：

所述納米磷酸鐵鋰、水性粘合劑、增稠劑、復合導電劑、碳納米管CNT分散液和去離子水之間的質量比為(85～95)：(3～45)：(1～5)：(1～6)：(1～10)：(65～85)；

所述復合導電劑包括固定組分和添加組分，所述固定組分為導電炭黑，所述添加組分包括導電石墨、爐黑、科琴黑、氣相生長碳纖維和乙炔黑中的一種或多種，所述固定組分與添加組分之間質量比為1：(0.3～4.5)。