[发明专利]一种水系磷酸铁锂电池

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种水系磷酸铁锂电池，包括正极片、隔膜、负极片、电解液和外壳，其特征在于，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、导电浆料、导电炭黑、水性水性粘结剂A、水性水性粘结剂B、水性水性粘结剂C，正极集流体为光铝箔；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，光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，具体涉及一种水系磷酸铁锂电池。

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，提供一种水系磷酸铁锂电池。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种水系磷酸铁锂电池，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、导电浆料、导电炭黑、水性水性粘结剂A、水性水性粘结剂B、水性水性粘结剂C，所述正极集流体为光铝箔；

所述正极活性物质、导电浆料、导电炭黑、水性水性粘结剂A、水性水性粘结剂B、水性水性粘结剂C的重量比为93～96∶0.5～1.5∶0.2～1∶1.5～3∶0.5～1∶0.5～1；

所述水性导电浆料为碳纳米管浆料或石墨烯导电浆料；

所述导电炭黑为超导炭黑、科琴黑或SP；

所述水性粘结剂A为丙烯酸酯类多元共聚物，主链为-C-C-主链，赋予粘结剂良好的链旋转性；羧基等官能团的引入以及更小的粒径，对磷酸铁锂材料表现出优异的分散稳定性；极性功能侧基的存在，使得粘合剂表现出优异的粘接性能；

所述水性粘结剂B为丙烯酸和丙烯晴的共聚物；

所述水性粘结剂C为丙烯酸酯，所述丙烯酸酯中长碳链为50～80％，短碳链为20～50％。

优选地，所述水性粘结剂B中还添加了增韧剂。

优选地，所述正极浆料的制备方法，包括如下步骤：

S1.将水性粘结剂A、水性粘结剂B和去离子水按照比例加入搅拌罐，设置搅拌速度为10～20转/分钟，分散速度为100～600转/分钟，搅拌10～30min；

S2.将水系导电浆料和导电剂按照比例加入搅拌罐，设置搅拌速度为30转/分钟，分散速度为2000转/分钟，搅拌120min；