[發(fā)明專利]一種水性正極漿料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110053882.8
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112768638B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設計）人: 鄺茂;熊超杰;賀偉;楊震
• 申請（專利權）人: 廈門海辰新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/1397
• 分類號: H01M4/1397;H01M4/04;H01M4/62;H01M4/136
• 代理公司: 成都帝鵬知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 51265
• 代理人: 李華

本發(fā)明提供了一種水性正極漿料及其制備方法，所述制備方法包括以下步驟：(1)將2～5份水性粘結劑、0.5～1份水性增稠劑和60～70份去離子水混合，低速攪拌30min轉(zhuǎn)高速攪拌30～60min；(2)加入2～5份導電劑，高速攪拌；(3)加入92～95份磷酸鐵鋰粉末低速攪拌30min；(4)加入直徑Φ6.5mm鋯珠，低速攪拌5～10min，再高速分散；(5)加入去離子水調(diào)粘，控制漿料粘度為4500～8000mpa·s；(6)進行消泡處理，過濾分離出鋯珠，得到的漿料進行慢攪，即得水性正極漿料。本發(fā)明方法獲得的水性漿料，其分散均勻，不會發(fā)生凝膠，所得漿料顆粒均一，穩(wěn)定性好，流動性強，不易沉降。

技術領域

本發(fā)明屬于電化學技術領域，具體涉及一種鋰離子電池中的水性正極漿料及其制備方法。

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(huán)壽命長等優(yōu)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PVDF(聚偏氟乙烯)作為粘合劑和NMP(N-甲基吡咯烷酮)作為溶劑，采用油性漿料攪拌體系進行生產(chǎn)，因工藝的差異分為干法攪拌和濕法攪拌兩種。干法攪拌主要是將主材磷酸鐵鋰、導電碳、PVDF混合攪拌均勻后，逐步加入溶劑NMP進行分散調(diào)粘，最終穩(wěn)定粘度和固含量來達到生產(chǎn)工藝的需求。濕法攪拌是將粘結劑與溶劑NMP混合制成膠液，將主材與導電劑、溶劑NMP混合成液態(tài)料，兩者再混合攪拌制成漿料。但是由于油性正極漿料使用NMP做溶劑，存在以下缺點：一是NMP目前價格上漲較快，漿料的生產(chǎn)成本較高；二是油性漿料NMP吸水性較強，對攪漿及涂布過程環(huán)境濕度要求高，附屬設施成本高；三是漿料涂布在極片上，干燥過程有廢氣產(chǎn)生，造成環(huán)境污染和對人體有害。因此，人們研究開發(fā)了水性正極粘合劑體系，用于避免采用油性漿料帶來的環(huán)境污染和降低生產(chǎn)成本。

水性正極漿料是將粘結劑種類更換為水系粘結劑，溶劑由NMP更換為去離子水，在水系體系下制備漿料。但在水系體系中，納米化的磷酸鐵鋰極難分散，納米顆粒容易發(fā)生團聚，制備的漿料容易分層，其分散特性較差，漿料易沉降及凝膠，漿料的流動性、穩(wěn)定性差，合漿涂布工序的工藝難度很大，極大限制了納米磷酸鐵鋰正極材料在水系粘合劑體系中的應用。同時，在現(xiàn)有的水性正極漿料體系中，由于產(chǎn)品配方及制備工藝的特點導致由漿料制備出來的極片柔韌性不高，在實際應用中也存在一定的局限性。但該模式也存在易沉降，攪拌過程易凝膠等問題。

因此，如何提供一種水性正極漿料的制備方法來避免現(xiàn)有生產(chǎn)工藝中的缺點，成為本發(fā)明亟待解決的技術問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了解決上述技術問題，而提供一種水性正極漿料及其制備方法。本發(fā)明提供的制備方法獲得的水性漿料，使得其分散均勻，不會發(fā)生凝膠，所得漿料顆粒均一，穩(wěn)定性好，流動性強，不易沉降。

本發(fā)明的目的之一是提供一種水性正極漿料的制備方法，其包括以下步驟：

(1)按重量份數(shù)計，將2～5份水性粘結劑、0.5～1份水性增稠劑和60～70份去離子水混合，低速攪拌30min，粘壁物進行刮壁后，轉(zhuǎn)為高速攪拌30～60min，形成膠液A；

(2)向膠液A中加入2～5份導電劑，高速攪拌，形成膠液B；

(3)向膠液B中分三次加入共92～95份磷酸鐵鋰粉末，三次的加入量依次為占磷酸鐵鋰總量的50％、30％和20％，每次加入磷酸鐵鋰后低速攪拌30min，形成膠液C；

(4)向膠液C中加入一定量鋯珠，所述鋯珠的直徑為Φ6.5mm，低速攪拌5～10min，使鋯珠分散在漿料內(nèi)部，再進行高速分散，得到膠液D；

(5)向膠液D中加入去離子水調(diào)粘，控制漿料粘度為4500～8000mpa·s；

(6)對步驟(5)所得漿料進行消泡處理，然后過濾分離出鋯珠，將過濾得到的漿料進行慢攪，即得水性正極漿料。