[发明专利]使用高粘导锂粘结剂的磷酸铁锂正极极片及其制备方法

说明书

本发明涉及一种使用高粘导锂粘结剂的磷酸铁锂正极极片及其制备方法，其包括如下重量份的组分：磷酸铁锂90~98份、CMC‑Li 1~3份、改性SBR 0.5~1份、碳纳米管0.5~1份、茶皂素0.1~1份、粘度调节剂1~10份和去离子水20~60份；经本申请配方制备的极片，水性环保，在热稳定性、导电性和电化学特性上均有显著提高，综合性能优异。

技术领域

本发明涉及锂电池的技术领域，尤其是涉及一种使用高粘导锂粘结剂的磷酸铁锂正极极片及其制备方法。

背景技术

近年来，随着国内电子行业的不断发展，人们对锂离子电池能量密度提出了越来越高的要求。而目前锂离子电池能量密度提高的关键在于正极材料的能量密度。现有已经市场化的正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等产品，在生产过程中，普遍采用聚偏氟乙烯（PVDF）作为粘结剂，PVDF不仅价格昂贵，在应用过程中还需要使用易爆、对环境不友好的有机溶剂，如N甲基吡咯烷酮（NMP）；另外，对生产工艺的空气湿度要求严格，特别是在高温状态下，有自发热失控的风险。

现有申请公开号为CN107910556A的中国专利公开了一种锂电池正极材料及其制备方法，它是由下述重量份的原料组成的：氢氧化锂 100~110份、硫酸锰 20~30份、氧化亚钴 4~6份、导电粘合液 2~3份、氧化锌 7~9份、羧甲基纤维素钠 0.1~0.2份、硫酸亚锡 0.08~0.1份，该正极材料颗粒均匀、比容量高、循环性能好、易于工业化生产等优点。

现有技术是采用羧甲基纤维素钠（CMC-Na）水性粘结剂作为PVDF的替代品用于电极材料，可避免NMP的使用，减少了环境污染；但是，该技术在水系粘结剂制备方法以及该水系粘结剂制备极片的方法还不够成熟，和PVDF粘结剂相比，添加CMC-Na粘结剂的极片在热稳定性、导电性和电化学特性上还有待提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用高粘导锂粘结剂的磷酸铁锂正极极片，属于新型的水性粘结剂，是现有CMC-Na粘结剂的更新换代产品，在热稳定性、导电性和电化学特性上均有显著提高。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种使用高粘导锂粘结剂的磷酸铁锂正极极片，包括如下重量份的组分：磷酸铁锂90~98份、CMC-Li 1~3份、改性SBR 0.5~1份、碳纳米管0.5~1份、茶皂素0.1~1份、粘度调节剂 1~10份和去离子水 20~60份。

通过采用上述技术方案，磷酸铁锂为基材，羧甲基纤维素锂（CMC-Li）是一种离子型纤维素衍生物，具有较大体积的阴离子，将其应用到锂离子电池的电解质中，与阴离子体积较小的锂盐相比，CMC-Li具有可以减少正负离子的缔结等优点，同时，CMC-Li代替重金属电解液以减少重金属而产生的环境污染，具有能天然降解、可再生及优良的导电性能等优点；SBR胶乳粒子单元是一种核壳结构，壳内是共聚物分子链的交联结构，外壳是亲水性的极性基团和表面活性剂，SBR内的水性基团与铝箔基材结合形成粘结力，有利于分散性和浆料稳定性；油性基团与负极材料结合形成粘结力，达到粘结效果；但是，SBR在高电位下容易被氧化，同时，SBR在电极体系内的分散性不佳，本申请的改性SBR分散性良好，且性能稳定，在高电位下也不易被氧化，而且改性后的SBR在加工过程中，减小了体系的粘度，防止制片时发生粘辊；碳纳米管是一种石墨化结构的碳材料，自身具有优良的导电性能，同时由于其脱嵌锂时深度小、行程短，作为正极材料在大倍率充放电时极化作用较小，可提高电池的大倍率充放电性能；茶皂素是由茶树种子中提取出来的一类糖苷化合物，是性能良好的天然表面活性剂，在本申请中，茶皂素抑制了CMC-Li在高温下的分解性能；粘度调节剂可调节片材体系的粘度，有助于提高正极极片的加工性；经本申请配方制备的极片，水性环保，在热稳定性、导电性和电化学特性上均有显著提高，综合性能优异。

本发明进一步设置为：所述CMC-Li的制备过程采用如下步骤：