[发明专利]一种水系正极的锂电池及其制备方法

说明书

本发明涉及锂电池领域，公开了一种水系正极的锂电池及其制备方法。该锂电池含有水系正极，水系正极的正极材料由质量比为（93‑94）:（0.9‑1.1）:（1.8‑2.2）:（0.45‑0.55）:（1.4‑1.6）:（1.4‑1.6）:（60‑70）的NMC材料、导电剂Super P、科琴炭黑、分散剂聚乙烯吡咯烷酮、CMC、粘合剂LA133和水制成；锂电池的电解液中含有六甲基二硅胺烷。本发明从正极材料配方、电解液以及电池制备工艺等多方面入手，解决了水性正极分散难，水分残留高，容易起鼓，电池一致性差，循环性能差等问题，成功开发出一款成本更低，污染更低，性能与油系正极锂电池相近的锂电池。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，尤其涉及一种水系正极的锂电池及其制备方法。

背景技术

目前工业化、市场化的锂离子电池基本上全都是采用有机溶剂的有机体系正极极片,由于有机溶剂在电池制备过程中容易挥发，污染环境，回收难度大，对人的健康造成威胁；同时在电池制备过程中也增大了设备的投入。而以去离子水为溶剂，用水性粘结剂制备正极浆料，以上弊端就迎刃而解。

目前水性正极一般采用水作为溶剂，CMC作为增稠剂，SBR、PAA(LA133等)、PTFE等粘结剂。但是水性正极也存在一些问题：目前的水性正极材料在分散过程中浆料不容易浸润，分散效果差，极片水分含量高，制成后极片内水分排除难度大，使得电池的性能受到不小影响。

申请号为CN201510548704.7的中国专利公开了一种锂离子电池水性正极浆料及其制备方法，所述锂离子电池水性正极浆料主要由以下重量百分比的组分制备得到：正极活性物质25～35％、碳纳米管12～20％、导电剂6～10％、水性粘合剂4～6％和去离子水40～50％。该发明制备的锂离子电池水性正极浆料在搁置48小时后，其固含量变化率小于3％，比较稳定，由该发明制备的正极浆料制成锂电池具有高达154.7Wh/kg的能量密度，充放电循环200次后容量保持率在90％以上，高温性能良好。

但是上述专利只是从水性正极浆料的配方的角度进行了改进，没有从制备方法上改进，仍存在改进空间。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水系正极的锂电池及其制备方法。本发明先从水系正极的配方上进行了改进；然后从正极制备方法上进行了改进，改善了水系正极溶剂与正极材料之间的浸润、分散以及稳定性；以及改善了由于水分对于电池性能的影响。

本发明的具体技术方案为：一种水系正极的锂电池，含有水系正极，所述水系正极的正极材料由质量比为(93-94):(0.9-1.1):(1.8-2.2):(0.45-0.55):(1.4-1.6):(1.4-1.6):(60-70)的NMC材料、导电剂Super P、科琴炭黑、分散剂聚乙烯吡咯烷酮、CMC、粘合剂LA133和水制成；所述锂电池的电解液中含有六甲基二硅胺烷。

现有技术中，水性粘结剂应用于正极存在一些难点，正极材料的浸润，分散以及稳定性等都有待解决。本发明先从正极材料配方上入手，选用上述种类的原料以及配比，制备的正极浆料，正极材料浸润效果好，分散性高，稳定性强。同时针对正极中水分不易挥发，水分含量高的技术问题，在电解液中添加适量的六甲基二硅胺烷，能够抑制水分与电解液之间的反应，以减少对电池性能的影响。

作为优选，所述正极材料由质量比为93.95:1:2:0.5:1.5:1.5:66.67的NMC材料、导电剂Super P、科琴炭黑、分散剂聚乙烯吡咯烷酮、CMC、粘合剂LA133和水制成。

作为优选，所述分散剂聚乙烯吡咯烷酮的型号为KD10或KD15。

作为优选，所述六甲基二硅胺烷在电解液中的含量为0.2-0.4wt％。

作为优选，包括以下步骤：