[发明专利]一种制备磷酸亚铁锂电池涂布工艺用添加剂

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料和电池制备技术领域，且特别是涉及一种制备磷酸亚铁锂电池涂布工艺用添加剂。

背景技术

自1991年锂离子电池问世以来，其正极材料一直是材料研究的热点。目前的研究主要集中在含锂过渡金属氧化物方面，过渡金属主要为镍、钻、锰。近年来，由于铁在地壳中含量丰富，价格便宜，与环境友好，基于Fe²⁺/Fe³⁺氧化还原对的物质引起了人们极大的兴趣，所以人们竞相研究含铁的锂盐，以其取代当前的正极材料。

1999年美国Texas大学的J.B.Goodenough等人获得US Patent No.591382de锂电池正极磷酸铁锂材料的专利权，以0.05mA/cm²的小电流放电，容量为110mAh/g，远未达到170mAh/g的理论容量，原因是磷酸铁锂电子和离子电导率低。为解决此问题，N.Rayet和M.Armand等人采用炭包覆、金属掺杂和磷位替代的方法大大提高磷酸铁锂电导率。2002年美国麻省理工学院的Yet-Ming Chiang等申请专利US2004/005265A1，在锂位掺杂+2以上金属离子可以大幅度提高电子导电率，从而提高了磷酸铁锂的倍率特性。以上为动力锂离子电池中的应用提供理论基础。

Sony公司采用Li ₃PO和Fe₃(PO)₂-8H₂O为原料，加入无定形炭黑或炭前驱体一起球磨，于900℃以下制备磷酸铁锂。该方法最大的优点是尾气中只有水排出，产率高，但需要先制备磷酸亚铁前驱体，而且如果要掺杂其他元素，需按比例另加入磷酸才能保持各元素计量比的平衡。

基于高温炭热还原合成技术，美国Valenee Technology Inc.公司用廉价的三氧化二铁等三价铁源，在原材料混合时加入重量比100％过量，以三价铁被炭黑还原为二价铁的用量计的无定形炭黑制备磷酸铁锂。

现有技术制备出的磷酸亚铁锂由于材料本身具有亲水疏油性，容易吸收水分，与油性粘合剂(如pvdf)粘接性差，导致在涂布过程中掉粉严重，甚至整块脱落，急需找到解决问题的新技术。

传统方法通常是采用磷酸铁锂表面改性或者二次造粒进行改善，但效果不明显，不能从根本改变磷酸亚铁锂材料涂布的工艺性能。

发明内容

鉴于以上缺陷，本发明的目的是提供一种制备磷酸亚铁锂电池涂布工艺用新型添加剂，该添加剂与电解液具有良好的相容性，能够降低磷酸亚铁锂与PVDF的表面活性能，提高材料的粘接性能，解决磷酸亚铁锂材料在涂布过程中的掉粉问题。

本发明的另一目的是提供一种磷酸亚铁锂电池涂布工艺用添加剂的制备方法，该添加剂加入混料工艺中，能有效降低料桨的粘度，起到增塑剂的作用，极大提高后续涂布的均匀性。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。

一种磷酸亚铁锂电池涂布工艺用添加剂，该添加剂由下述质量百分比的原料制备而成：

聚偏氟乙烯粘合剂与氮甲基吡咯          10％-20％；

添加剂                                1％-10％；

溶剂                                  0％-10％；

磷酸铁锂粉末                          75％-85％；

导电碳黑                              2％-5％。

所述聚偏氟乙烯粘合剂与氮甲基吡咯按照质量比为1∶1-2的比例混合。

作为本发明的优选实施例，步骤2采用添加剂，所述添加剂为硅烷键合剂、钛酸酯键合剂、硼酸酯键合剂、铝锆键合剂中的一种或多种。添加剂在粘合剂和有机溶剂中混合均匀，充分分散。

所述溶剂为硅烷键合剂、钛酸酯键合剂、硼酸酯键合剂、铝锆键合剂中的一种或多种。

本发明还给出了磷酸亚铁锂电池涂布工艺用添加剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将聚偏氟乙烯粘合剂与氮甲基吡咯按照质量比为1∶1-2的比例混合，在60℃-100℃温度下混合成混合物；

2)在步骤1)的质量百分比为10％～20％混合物中加入质量百分比为1％-10％的添加剂，混合0.5-1小时；