[发明专利]一种磷酸铁锂水性正极浆料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磷酸铁锂水性正极浆料及其制备方法。该水性浆料按照质量分数的组成为：40%~50%的磷酸铁锂粉末，2%~6%的导电剂，2%~5%的水性粘结剂，0.5%~2%的分散剂，剩余的量为去离子水。其制备方法包括以下步骤：S1：复合胶液的制备；S2：导电分散液的制备；S3：磷酸铁锂分散液的制备;S4:一次混合分散；S5:二次混合分散；S6:真空脱泡静置。本发明所制备的磷酸铁锂水性正极浆料分散均匀、一致性和稳定性能好，便于涂布；同时，此浆料所选用的溶剂为水性溶剂，绿色环保无污染，成本低廉；该制备方法操作简便，生产效率高，适合批量生产。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及到一种磷酸铁锂水性正极浆料及其制备方法。

背景技术

随着工业不断的发展，造成的污染也持续不断的增加。人们开始关注环境对人类健康带来的危害，世界各国开始重视环境保护，有关绿色环保类的产品越来越受到亲睐，如“新能源汽车”。目前，制造新能源汽车主要用到锂离子电池，而磷酸铁锂具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格便宜，寿命长等优点，成为了新一代用于新能源汽车锂离子电池的理想正极材料。

目前，锂离子电池正极极片大部分选择以聚偏氟乙烯(PVDF) 为粘结剂，N-甲基吡烷酮(NMP)为溶剂，制备成油性粘结剂溶液。采用NMP+PVDF体系制作电极，成本较高，且NMP有毒性，制作极片时会有NMP气体挥发到空气中，对操作工身体危害较大，污染环境。虽然有的厂家采用NMP回收系统，但是仍然有少量的NMP泄露到空气中，此外增加回收系统进一步增加生产成本。因此，人们已经逐渐的开始研究水性正极浆料，以此避免环境污染和降低生产成本。

但在水性体系中，纳米级的磷酸铁锂分散极为困难，易团聚，制备的浆料易分层，稳定性较差，导致涂布工序的难度增加，从而限制了纳米级磷酸铁锂正极材料在水性体系中的使用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种磷酸铁锂水性正极浆料及其制备方法，以制备一种分散均匀、一致性好、稳定性高、涂布效果好的水性正极浆料。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种磷酸铁锂水性正极浆料，其按照质量分数的组成为：40%~50%的磷酸铁锂粉末、2%~6%的导电剂、2%~5%的水性粘结剂、0.5%~2%的分散剂、剩余的量为去离子水。

所述的磷酸铁锂粉末为碳包覆磷酸铁锂。

所述的水性粘结剂为羧甲基纤维素钠、丁苯胶乳、水性聚氨酯乳液、水性聚苯胺乳液复合胶黏剂。

所述的导电剂为碳纳米管、导电石墨、导电炭黑、乙炔黑中的一种或多种。

所述的分散剂为聚丙烯酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。

一种磷酸铁锂水性正极浆料制备方法，包括以下步骤：

S1：复合胶液的制备：将粘接剂和部分去离子水加入至1号搅拌缸低速搅拌30~60min，制得复合胶液，其中搅拌速度为500~1000rpm/min；

S2：导电分散液的制备： 将分散剂和部分去离子水加入至2号搅拌缸以500~1000rpm/min的速度搅拌10~20min，然后分批次加入导电剂，以1500~2000rpm/min的速度搅拌30~60min，制得导电剂分散液；

S3：磷酸铁锂分散液的制备：将分散剂和部分去离子水加入至3号搅拌缸以500~1000rpm/min的速度搅拌10~20min，然后分批次加入磷酸铁锂，以1500~2000rpm/min的速度搅拌90~120min，制得磷酸铁锂分散液；

S4：一次混合分散：将S2制备的导电剂分散液加入至S1中，高速搅拌60~120min，制得导电胶液，其搅拌速度为1500~2000rpm/min；