[发明专利]一种水溶性动力锂离子电池

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种水溶性动力锂离子电池，包括正极片，正极片包括正极集流体和正极浆料，所述正极浆料包括导电剂、水性粘结剂和去离子水，所述正极集流体为油性涂炭铝箔；所述导电剂包括水性导电浆料和炭黑，所述水性粘结剂包括水性粘结剂A、水性粘结剂B和粘结剂C。本发明提高了正极浆料的分散性和稳定性，提高了正极片的粘结性能和正极片的柔韧性，并提高了压实密度从而提高能量密度，极片柔韧性较好可以提高辊压、激光切、卷绕和热压的良品率和生产效率；解决了浆料干燥快造成划痕漏箔和极片开裂的问题，油性涂炭铝箔降低了电池内阻。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种水溶性动力锂离子电池。

背景技术

锂离子电池相对于铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池具有更高的能量密度、自放电小、循环寿命长等优点，当前已广泛应用于消费电子和动力电池领域。目前锂离子电池正极浆料一般采用含氟聚合物如聚偏氟乙烯作为粘合剂和NMP(N-甲基吡咯烷酮)作为溶剂。由于有机溶剂易于造成环境污染，并且易对操作人员健康造成危害，因此在涂布干燥过程中需要增加成本投入来回收有机溶剂，同时NMP成本较高，增加了电池的生产成本。因此，人们已经研究开发了水性正极粘合剂体系，采用水性体系可以避免环境污染和降低生产成本。

水性正极采用去离子水作为溶剂，粘结剂采用水性粘结剂，但是在实际应用中也存在一定的局限性，存在的问题有：

(1)采用去离子水作为溶剂，正极分散较难，浆料难以分散，稳定性差；

(2)涂布时，一方面浆料干燥较快，造成划痕漏箔；另一方面，开裂掉粉，通过增加粘结剂的用量，降低涂布面密度可略微改善开裂掉粉，但是降低了能量密度；

(3)辊压时极片较脆，虽然通过降低压实密度可以略微改善极片柔韧性，但是能量密度也降低了；

(4)采用叠片工艺，生产效率低。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种水溶性动力锂离子电池。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种水溶性动力锂离子电池，包括正极片、隔膜、负极片、电解液和外壳，所述正极片包括正极集流体和正极浆料，所述正极浆料包括正极活性物质、导电剂、水性粘结剂、分散助剂、溶剂添加剂和去离子水，所述正极集流体为油性涂炭铝箔；

所述正极活性物质:导电剂:水性粘结剂:分散助剂的重量比为93～96:1～1.5:2.5～3.5:0.01～0.05；所述正极活性物质为纳米磷酸铁锂，粒径D₅₀为0.5～2μm；所述导电剂包括水性导电浆料和炭黑，所述水性导电浆料为碳纳米管浆料或石墨烯导电浆料，所述炭黑为超导炭黑、科琴黑或SP，所述水性导电浆料:炭黑的重量比为0.5:1；

所述水性粘结剂包括水性粘结剂A、水性粘结剂B和粘结剂C，所述水性粘结剂A为改性聚氧化乙烯，所述水性粘结剂B为改性阿拉伯胶，所述粘结剂C为改性丁苯橡胶；所述水性粘结剂A:水性粘结剂B:粘结剂C的重量比为10～25:50～70:10～20；所述分散助剂为丁二烯和丙烯氰的共聚物。

优选地，所述溶剂添加剂选自碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、丁酸甲酯和丁酸乙酯中的一种或两种以上，所述溶剂添加剂的用量为正极活性物质用量的2～10％。

优选地，所述正极片上涂布的正极集流体的厚度为12～18μm，单面涂布面密度为1.5～2g/100cm²。

优选地，其特征在于，所述正极片辊压的压实密度为2.3～2.45g/cc。

较佳地，所述正极集流体的抗拉强度大于200Mpa，延伸率大于2.0％。

优选地，所述负极片的制备方法如下：