[发明专利]一种锂离子电池正极浆料及其制备方法及应用

说明书

本发明公开一种锂离子电池正极浆料及其制备方法及应用，在正极浆料中引入降粘剂，降粘剂可以吸附在磷酸铁锂活性物质表面，有效调控磷酸铁锂纳米颗粒表面空间位阻及Zeta电位，防止磷酸铁锂活性物质的聚集沉降，从而抑制正极浆料静置后粘度回弹甚至凝胶问题，本发明在磷酸铁锂活性物质与第一导电剂预干混过程中加入降粘剂，能有效调控磷酸铁锂纳米颗粒表面空间位阻及Zeta电位，防止磷酸铁锂活性物的聚集沉降，从而抑制正极浆料静置后粘度回弹甚至凝胶问题，并且磷酸铁锂活性物质与第一导电剂预干混能够形成炭黑均匀包覆活性物质的组织结构，有利于正极磷酸铁锂的导电性，降低内阻，提高电化学性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种锂离子电池正极浆料及其制备方法及应用。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、输出功率密度大、循环寿命长、自放电率极低、温度适应范围宽、充电时间短等突出优点。不仅在动力电池领域成功取代铅酸蓄电池，而且在国防军事、航空航天领域发挥着重要作用，也正在逐步取代镍氢、铅酸电池实现装备的迭代升级。

国防军事、航空航天领域一般要求锂离子电池在保证优秀循环性能、极低自放电率、较高能量密度的前提下，具有超低温放电性能（如-40℃时放电容量为常温容量的70%及以上）或者超高倍率放电性能（如40C大倍率持续放电），以满足特定应用条件下的需求。磷酸铁锂体系循环性能好、成本低、安全性高，前景十分广阔。但应用于低温/高倍率锂离子电池场景下，对磷酸铁锂材料粒径要求十分苛刻，纳米级甚至100nm以下的粒径显示出优异的低温/高倍率性能。这种材料由于粒径小、比表面积大，具有极大的表面能，生产和加工过程困难，影响材料性能的发挥，导致电池性能下降。

目前常规的匀浆工艺包括湿法和干法两种，湿法是先将粘结剂和有机溶剂混合搅拌，再分步加入导电剂、磷酸铁锂活性物质搅拌，制成正极浆料。干法是将磷酸铁锂活性物质、导电剂、粘结剂一起加入搅拌罐中干混搅拌，再加入有机溶剂搅拌，制成正极浆料。

然而，上述两种浆料体系及匀浆工艺对于纳米级特别是100nm以下粒径的磷酸铁锂存在一个显著问题是制作出的浆料静置后粘度会出现极大回弹，甚至出现凝胶/果冻现象，不利于后续应用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种锂离子电池正极浆料及其制备方法及应用，可以有效抑制浆料静置后粘度回弹问题，同时浆料具有良好的分散性和稳定性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种正极浆料，按质量百分比计，92%~96%的磷酸铁锂活性物质、1%~3%的第一导电剂、0.5%~2%的第二导电剂、0.01%~1%的分散剂、2%~4%的粘结剂、0.05%~2%的降粘剂和有机溶剂混合，得到正极浆料。

进一步的，所述第一导电剂为导电炭黑；所述第二导电剂包含碳纳米管、碳纤维和石墨烯中至少一种。

进一步的，所述分散剂包含聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇中至少一种；有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮和/或N,N二甲基甲酰胺。

进一步的，所述粘结剂为聚偏氟乙烯，所述降粘剂为月桂酰-N-甲基氨基乙酸钠、曲拉通-X、聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段型聚醚、有机硅聚醚共聚物、BYK-1163、LIB-D110和HypermerVolt4000中的至少一种。

本发明还提供一种正极浆料的制备方法，具体包括以下步骤：

S1将粘结剂和有机溶剂混合搅拌，得到胶液；

S2将分散剂和第二导电剂依次加入有机溶剂中，得到第二导电剂浆料；

S3将磷酸铁锂活性物质、第一导电剂和降粘剂混合进行第一次搅拌，得到混合粉料，将步骤S1制得的胶液分两次加入步骤S2制得的混合粉料中混合搅拌，形成混合浆料；