[发明专利]一种利用水性粘合剂制备提锂电极的方法

说明书

本发明涉及一种利用水性粘合剂制备电极的方法，在电极制备过程中，以水性粘接剂代替传统的PVDF粘接剂，增加环保性的同时有利于提高电极的亲水性，使得所得电极更适合用于水溶液体系，提锂效果效率高；活性物质与活性物质及活性物质与截流体之间的接触位点增多，减小提锂电极内阻，提高提锂效率。较强的的粘结力和较好的弹性，减少提锂过程中活性物质的脱落，以及液体流动对于电极涂覆膜的冲击，延长了电极的机械使用寿命。

技术领域

本发明属于提锂电极技术领域，具体涉及一种利用水性粘合剂制备提锂电极的方法。

背景技术

近年来，随着新能源汽车、化学储能的快速发展，对锂的需求量激增。盐湖卤水赋存储量巨大的锂资源(约占全球锂资源储量的70％)，因此盐湖提锂越来越受到人们的重视。盐湖卤水中的锂浓度低，且含有浓度高得多的杂质元素钠、镁、钾、硼等，给提锂带来了巨大困难。针对盐湖提锂的难题，公开了一种从含锂溶液或盐湖卤水中分离和富集锂的电化学脱嵌的方法(中国专利201110185128.6、201010555927.3、201010552141.6、美国专利US9062385B2)。其主要过程为：用阴离子交换膜将电渗析装置隔成锂盐室和卤水室两个区域，卤水室内充入盐湖卤水，锂盐室内充入不含杂质的支持电解质溶液；将涂覆有离子筛的导电基体置于卤水室中，作为阴极；将涂覆有嵌锂态离子筛的导电基体置于锂盐室中，作为阳极；在外电势的驱动下，使卤水室卤水中的Li⁺嵌入到离子筛中形成嵌锂态离子筛，锂盐室中的嵌锂态离子筛将Li⁺释放到导电溶液后，恢复为离子筛。该方法对锂具有很好的选择性和富集能力。但是在实际生产过程中，由于盐湖卤水本身的高矿化度和高粘度特性，以致卤水在电极内部的传质非常困难，导致电流密度低，锂的提取速率较低。如何利华等采用上述的专利技术提锂，利用LiFePO₄/FePO₄电极对组建的电化学脱嵌法处理盐湖卤水，现在基本还是采用目前在锂离子电池工业的规模化生产中主要采用溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)的聚偏氟乙烯(PVDF)作为粘结剂。但由于PVDF存在自身的缺点，如电子和离子导电性差，在电解液中有一定的溶胀，其不能保证电极内高效的电子传递。因此，其对环境的湿度要求比较高，能耗大，PVDF价格昂贵、生产成本高。因此，寻找可以替代PVDF的新型绿色粘结剂具有深远的意义。

授权公告号CN 113293312 B公开了一种采用水性粘接剂为聚氨酯、聚丙烯酸甲酯或聚丙烯酸制备盐湖提锂用电极的方法，但是此方法制备的电极存在水溶液下长时间工作活性物质易流失的问题，工业化应用受到很大限制。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种利用水性粘合剂制备电极的方法。本发明所述制备电极方法，通过采用水性粘接剂代替传统的PVDF粘接剂，制备工艺简单，环境友好性强，粘接性强，使得所得提锂电极更适合在水溶液环境下长时间使用，同时增强了电极的导电性。

本发明的技术方案为：

一种利用水性粘合剂制备电极的方法，包括如下步骤：

(1)将所述活性材料、导电剂、水性粘结剂PVA-g-PAA-c-5％PER和去离子水若干混合均匀，得到混合浆料；

(2)将步骤(1)所述混合浆料涂敷在钛板上，在交联温度下真空烘干，即得到用于卤水提锂的复合电极材料。

其中，所述水性粘结剂PVA-g-PAA-c-5％PER为采用PVA(聚乙烯醇)、PAA(聚丙烯酸钠)、PER(季戊四醇)经特定步骤制备而成，具体制法详见实施例1。

步骤(1)中，所述导电剂为乙炔黑、科琴黑中的一种或两种的混合物。