[发明专利]一种水性胶、应用该水性胶的锂电池及该锂电池的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池的制造领域，特别与锂电池正极浆料体系有关

背景技术

随着二十世纪微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂电池具有更高的重量能量比、体积能量比；电压高，单节锂电池电压为3.6V，等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压；自放电小可长时间存放，这是该电池最突出的优越性；无记忆效应，锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应，所以锂电池充电前无需放电；寿命长。正常工作条件下，锂电池充/放电循环次数远大于500次；可以快速充电。锂电池通常可以采用0.5-1倍容量的电流充电，使充电时间缩短至1-2小时；可以随意并联使用；由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素，对环境无污染，是当代最先进的绿色电池。由于锂电池的诸多优点，使其随之进入了大规模的实用阶段。

目前国内锂离子电池正极浆料体系基本还是采用油性体系，即采用有机材料NMP(N-甲基吡咯烷酮)作为溶剂。使用油性体系有很多弊端：1、NMP本身有一定的毒性，对生产员工的身体不利和不利于环保；2、与水系相比NMP价格较高且不易回收使生产成本增加；3、NMP沸点高，涂布及后续烘烤极片时烤箱温度设置相对较高，增加了耗能提高了生产成本；4、配料、涂布环境湿度要求高，配料、涂布车间需要安装相应的除湿设备，增加了设备投资。

有鉴于此，亟需一种能在保证电池基本性能的基础上，适当降低锂离子电池生产的投资成本，并减少因正极配料使用NMP造成的环境污染及对员工身体的伤害的替代物质。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于锂电池正极浆料的水性胶，其在保证电池基本性能的基础上，能降低锂离子电池生产的投资成本，并且环保，对人体无害。

本发明的目的还在于提供一种应用上述水性胶的锂电池。

本发明的再一目的是提供上述锂电池的制造方法。

为实现上述目的，本发明的解决方案是：

一种水性胶，由主粘结剂、辅助粘结剂和消泡剂按重量比例20-30∶1-3∶1-5混合组成；所述主粘结剂为聚氧化乙烯(PEO)、羧甲基纤维素钠(CMC)或聚乙烯醇(PVA)中的一种或几种与去离子水配成的混合液，其固含量在1％-10％；所述辅助粘结剂为丁苯橡胶(SBR)或聚四氟乙烯(PTFE)中的一种或两种与去离子水配成的混合液，其固含量在30％-70％；所述消泡剂为乙醇、乙二醇、丙二醇中的一种或几种混合使用。

应用所述水性胶的锂电池，其正极浆料包含重量百分比为15％-25％的所述水性胶。

所述锂电池的制造方法，包括以下步骤：第一步，将水性胶与正极材料在常温物理搅拌下混合制备成均匀的浆料，所述水性胶占正极浆料的重量百分比为10％-25％，第二步，将该浆料均匀涂布在铝箔上，第三步，烘烤后做成正极片。

所述正极材料包括重量百分比为87％-97.5％的活性物质和重量百分比为1％-5％的导电剂。

所述活性物质包括钴酸锂、锰酸锂或磷酸铁锂中的一种或几种。

所述导电剂包括导电碳黑、乙炔黑或鳞片石墨中的一种或几种。

所述第一步，具体包括以下步骤：

第1步，将占浆料总重的质量百分比为10-20％的主粘结剂与10-20％的去离子水混合，以30-40Hz的速度搅拌10-60分钟；

第2步，加入占浆料总重的0.05％-3％的导电剂，以40-50Hz的速度搅拌30-120分钟；

第3步，加入占浆料总重的45％-55％的活性物质，以30-40Hz的速度搅拌30-120分钟；

第4步，加入占浆料总重的0.05％-2％的辅助粘结剂，以30-40Hz的速度搅拌30-120分钟；

第5步，加入占浆料总重的10％-25％的去离子水与占浆料总重的0.5％-3％的消泡剂，以30-40Hz的速度搅拌30-120分钟；

第6步，将第5步搅拌后的浆料过100-120目筛出料。

第二步涂布时温度在80-90℃。

第三步烘烤时温度在80-90℃。

采用上述方案后，本发明提供的水性胶成本低，无毒环保，一方面在保证电池基本性能的基础上，降低锂离子电池生产的投资成本，另一方面减少因正极配料使用NMP造成的环境污染及对员工身体的伤害。具有良好的吸附性能和化学性能，并有着极好的粘结性。该水性胶与正极浆料其他材料包括活性物质导电剂等材料不发生任何化学反应。

具体实施方式

以下为本发明提供的锂电池的具体制作方法的一个较佳实施例：

1、电池正极的制备：