[发明专利]纳米级磷酸铁锂电池正极极片的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及极片的制备方法，尤其是纳米级磷酸铁锂电池正极极片的制备方法。

背景技术

随着人们生活水平的提升，对城市环境不断提高，加上国内资源紧缺，新能源纯电动汽车及油电混合动力汽车成为公共交通工具的首选。

目前，锂离子电池正极极片的制备方法大部分采用PVDF(聚偏氟乙烯)粘结剂，NMP(N-甲基吡烷酮)为溶剂，加其他导电剂及活性物质溶解PVDF；溶胶后将活性物质粉料分散在胶液中，再将胶液涂覆在铝片表面制得。但是，采用NMP+PVDF体系制作电极，成本较高，且NMP有毒性，制作极片时会有NMP气体挥发到空气中，对操作工身体危害较大。另一方面，虽然现有的制备方法采用了NMP回收系统，但是不能做到百分之百回收，因此导致锂离子电池成本居高不下，成为新能源电动汽车产业发展的瓶颈。

针对上述问题，本行业内开始研发采用壳聚糖及其衍生物制备锂离子电池的水系粘结剂，并用该粘结剂与纳米级磷酸铁锂粉体混合制成正极浆料，最后涂覆于铝箔制得正极极片成品。如公开号为102760883A公开的中国专利，其公开了一种锂离子电池电极材料用粘结剂。然而，现有的水性粘结剂虽然具有成本低廉，环保安全的特点，但是由于该技术在水系粘结剂制备方法以及将该水系粘结剂制备极片的方法不够成熟，导致制得的锂离子电池在充放电次数、电池内阻等方面性能并不理想。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种纳米级磷酸铁锂电池正极极片的制备方法。本发明不仅无毒无害、环保安全，价格也较为低廉，而且本发明降低了电池的内阻，同时提升了电池能量密度、倍率放电性能。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：一种纳米级磷酸铁锂电池正极极片的制备方法，该制备方法包括以下步骤；

(1)改性水性粘结剂的制备；按质量份将35-45份壳聚糖、15-25份聚环氧乙烷、15-25份水性粘结剂、5-15份羧甲基纤维素钠和5-15份聚氨脂树脂充分混合后制得改性水性粘结剂；

(2)将3-5份改性水性粘结剂和70-90份去离子水混合，在自转1000-1500转/分钟和公转15-20/分钟、且-0.9mpa的真空条件下搅拌15-30分钟；得到A品；

(3)向A品中加入A品质量2％-3％的导电剂，搅拌至导电剂充分润湿后，再在自转2500-3500rpm/min和公转60-80rpm/min、且-0.9mpa的真空条件下搅拌180-240min；得到B品；

(4)向1-5份B品中加入92-95份纳米级磷酸铁锂干粉和15-25份去离子水混合，再在自转2500-3000r/min和公转60-80r/min、且-0.9mpa的真空条件下搅拌180-240min；得到C品；

(5)将C品进行粘度调节，粘度调节后倒入研磨机进行研磨处理，再进行过滤得到D品，将D品均匀涂覆在涂炭导电铝箔集流体表面，得到成品。

上述的纳米级磷酸铁锂电池正极极片的制备方法中，步骤(1)中，按质量份将40份壳聚糖、20份聚环氧乙烷、20份水性粘结剂、10份羧甲基纤维素钠和10份聚氨脂树脂充分混合后制得改性水性粘结剂。

前述的纳米级磷酸铁锂电池正极极片的制备方法中，所述的水性粘结剂为式I所示的壳聚糖及其衍生物，分散体系为去离子水或1％的醋酸-水混合体系；

其中，衍生物I型的X选自各种烃类酰基、芳香酰基、烷基和芳香基；衍生物II型的Y选自烷烃类酰基和芳香酰基。

前述的纳米级磷酸铁锂电池正极极片的制备方法中，步骤(2)中，将4份改性水性粘结剂和80份去离子水混合。

前述的纳米级磷酸铁锂电池正极极片的制备方法中，步骤(4)中，向1份B品中加入92-95份纳米级磷酸铁锂干粉和20份去离子水混合。

前述的纳米级磷酸铁锂电池正极极片的制备方法中，步骤(4)中，分2-3次均匀向B品中加入纳米级磷酸铁和去离子水。

前述的纳米级磷酸铁锂电池正极极片的制备方法中，步骤(5)中，研磨机的研磨球的直径在0.1-0.3um。

前述的纳米级磷酸铁锂电池正极极片的制备方法中，步骤(5)中，所述的将D品均匀涂覆在涂炭导电铝箔集流体表面时，走速为2000mm-3000mm/min，涂覆完后再经60-70℃加热干燥，再经辊压和膜切后制得成品。