[發(fā)明專利]一種水性正極漿料及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310454203.7
• 申請日: 2023-04-25
• 公開（公告）號: CN116470057A
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊華軍;肖鳳祥;鄭炳發(fā);戴靜聞;程堂劍
• 申請（專利權(quán)）人: 乳源東陽光氟樹脂有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/1397;H01M4/136;H01M4/04;H01M10/052;H01M10/0525;H01M4/58
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 蘇晶晶

本發(fā)明公開了一種水性正極漿料及其制備方法和應(yīng)用，涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的水性正極漿料，包括活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑及溶劑，所述粘結(jié)劑為水性PVDF乳液，PVDF一次粒徑為10～80nm。本發(fā)明的水性正極漿料采用一次粒徑為10～80nm的水性PVDF乳液作為粘結(jié)劑，不再使用NMP溶劑，生產(chǎn)工藝環(huán)保，干燥溫度低，能耗低，且低的一次粒徑可減小磷酸鐵鋰顆粒間的距離，增加磷酸鐵鋰顆粒相互間的接觸機(jī)會(huì)，從而增強(qiáng)電子傳導(dǎo)幾率，PVDF疏水性強(qiáng)，水分殘留低，有效改善水性鋰電池的電化學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種水性正極漿料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來，隨著新能源行業(yè)的發(fā)展，鋰離子電池得到了快速發(fā)展。磷酸鐵鋰電池因其成本低、循環(huán)性能好、安全性高等特點(diǎn)，逐漸成為市場發(fā)展主流。在動(dòng)力電池裝機(jī)量中，磷酸鐵鋰電池占據(jù)60％以上。目前，在磷酸鐵鋰電池制造中，通常采用PVDF油性粘結(jié)劑體系，分散溶劑為NMP。在磷酸鐵鋰體系中，現(xiàn)有技術(shù)通常采用PVDF油性粘結(jié)劑體系，分散溶劑為NMP。存在著以下缺點(diǎn)：NMP易揮發(fā)，具有胺味且毒性大，可經(jīng)由皮膚、呼吸吸入，對人體健康有較大危害。NMP沸點(diǎn)達(dá)202℃，在鋰電池制造過程中，需要消耗大量能量來干燥。為了減少NMP對環(huán)境的污染和節(jié)約生產(chǎn)成本，通常NMP需要回收再利用，額外增加了回收成本。

除了油性體系，現(xiàn)有技術(shù)也公開了水性磷酸鐵鋰漿料的制備方法，其粘結(jié)劑采用了兩種，粘結(jié)劑A的主鏈為聚乙二醇，支鏈為丙烯酸鹽；所述粘結(jié)劑B為丙烯酸和丙烯腈的共聚物，該發(fā)明能夠提高漿料穩(wěn)定性，提高極片柔韌性，解決極片開裂掉粉問題。但是該水性粘結(jié)劑均為帶羧基或羥基的強(qiáng)極性基團(tuán)，這些基團(tuán)具有極強(qiáng)的親水性，在漿料烘干過程中容易造成水分殘留，從而影響電池的電化學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有水性磷酸鐵鋰漿料的電化學(xué)性能不佳的缺陷和不足，提供一種水性正極漿料，采用的水性PVDF乳液作為粘結(jié)劑，增加磷酸鐵鋰顆粒相互間的接觸機(jī)會(huì)，且制備的極片含水量低，改善了電化學(xué)性能。

本發(fā)明的另一目的是提供一種水性正極漿料的制備方法。

本發(fā)明的再一目的是提供一種水性正極漿料在制備磷酸鐵鋰電池中的應(yīng)用。

本發(fā)明上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種水性正極漿料，包括活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑及溶劑，所述粘結(jié)劑為水性PVDF乳液，PVDF一次粒徑為10～80nm。

其中，需要說明的是：

本發(fā)明的水性正極漿料采用水性粘結(jié)劑水性PVDF乳液，不再使用NMP溶劑，生產(chǎn)工藝環(huán)保，干燥溫度低，能耗低。

本發(fā)明的水性PVDF乳液為水性粘結(jié)劑，疏水性強(qiáng)，水分殘留低。且本發(fā)明采用水性PVDF，與傳統(tǒng)油性PVDF一次粒徑150-350nm相比，具有超低的一次粒徑，為10-80nm。超低的一次粒徑可減小磷酸鐵鋰顆粒間的距離，增加磷酸鐵鋰顆粒相互間的接觸機(jī)會(huì)，從而增強(qiáng)電子傳導(dǎo)幾率，改善電化學(xué)性能。

且PVDF一次粒徑也不能過小，粒徑小，所需乳化劑較多，對電池性能不利，粒徑太大，提高了活性物質(zhì)間的接觸間隙，增大極片內(nèi)阻。

本發(fā)明的水性PVDF乳液中PVDF重均分子量為20～80萬。

為了更進(jìn)一步優(yōu)化水性磷酸鐵鋰漿料的電化學(xué)性能，優(yōu)選地，所述PVDF一次粒徑為20～60nm。

在具體實(shí)施方式中，本發(fā)明的水性正極漿料以重量份數(shù)計(jì)，包括如下組分：

磷酸鐵鋰100份，水性PVDF乳液3～30份，導(dǎo)電劑0.1～5份，去離子水30～80份。

進(jìn)一步地，水性正極漿料以重量份數(shù)計(jì)，優(yōu)選包括如下組分：