[发明专利]一种正极浆料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种正极浆料及其制备方法和应用，所述正极浆料包括磷酸铁锂、导电炭黑、碳纳米管、水系粘结剂和水；所述水系粘结剂包括羧甲基纤维素钠的铵基取代物和丁苯橡胶的组合。本发明所述正极浆料一方面可解决PVDF资源短缺的问题，另一方面其固含量较高，进一步形成的正极极片具有较好的韧性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种正极浆料及其制备方法和应用。

背景技术

近两年，随着能源车需求量日益增加，导致许多电芯原材料十分紧缺，其中正极浆料中的聚偏氟乙烯(PVDF)尤为紧张。

PVDF为正极材料中的粘结剂，主要作用是使主材粘接在集流体上，防止主材开裂和脱落；但是，目前PVDF还面临的一个主要问题是上游材料的生产规模受限，导致PVDF存在资源短缺的情况。

在动力电池研发初期，水系和油系正极浆料都有厂家试用，但因当时PVDF价格便宜且满足加工需求，油系正极工艺此后占据了绝大部分动力市场，水系正极逐渐无人问津。但随着PVDF的涨价、缺货和更严格的环境管控要求，水系配方又逐渐进入电芯厂考虑范围。

CN104282911A公开了一种锂离子电池正极浆料的制作方法、正极极片及锂离子电池，其公开的正极浆料的制作方法包括以下步骤：(1)将油系溶剂和水系粘接剂与水系溶剂混合、搅拌均匀；(2)向步骤(1)制得的浆料中加入导电剂混合、搅拌均匀；(3)向步骤(2)制得的浆料中加入活性物质搅拌，得锂离子电池正极浆料；所述水系溶剂、所述油系溶剂、所述水系粘接剂、所述导电剂及所述活性物质的重量配比为(100-150)∶(0.1-2.0)∶(3-7)∶(2-6)∶(85-96)。其公开的锂离子电池正极浆料的制作方法制得的正极浆料，分散性能好，稳定性强，易敷料、极片均匀性好，且柔韧性比常用油系极片好，既可以有效降低目前油系正极的使用成本，又能够提高锂离子电池容量、倍率充放电性能和循环性能。

CN101872856A公开了一种磷酸铁锂电池正极浆料、使用该正极浆料的磷酸铁锂电池及其制备方法。其公开的正极浆料按以下重量分数组成：磷酸铁锂：40～55％；导电剂：2～5％；水性粘接剂：3～5％；以及溶剂：40～55％。其公开的电池包括涂覆前述正极浆料的正极极片。其公开的水系正极浆料大幅度提高了正极磷酸铁锂活性物质量；正极极片在制作过程中对水分相对友好，不会出现吸水脱粉、掉料等不良现象；正极极片压片之后具有良好的柔软度和粘接性，在分切和转序过程中表现良好；正极浆料中溶剂相对绿色环保，水系粘接剂安全性能稳定。

目前，水系正极体系主要有两个方向：一是使用聚丙烯酸类粘结剂取代PVDF，但是这种粘结剂产出的极片柔韧性较差，极易断裂和掉料；另一类是使用羧甲基纤维素钠(CMCNa)和丁苯橡胶(SBR)组合粘结剂，CMCNa主要起到分散和增稠作用，SBR主要起到粘结作用，但这种方案产出的浆料固含太低，涂布时所需厚度更高，易造成极片开裂。

综上所述，开发一种形成的正极韧性和固含量较高的正极浆料至关重要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种正极浆料及其制备方法和应用，所述正极浆料无需使用PVDF，可解决PVDF资源短缺的问题，其固含量较高，进一步形成的正极极片具有较好的韧性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种正极浆料，所述正极浆料包括磷酸铁锂(LFP)、导电炭黑(SP)、碳纳米管(CNT)、水系粘结剂和水；

本发明所述水系粘结剂包括羧甲基纤维素钠的铵基取代物(CMCNH₄)和丁苯橡胶(SBR)的组合。