[发明专利]一种水性正极浆料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种水性正极浆料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将2～5份水性粘结剂、0.5～1份水性增稠剂和60～70份去离子水混合，低速搅拌30min转高速搅拌30～60min；(2)加入2～5份导电剂，高速搅拌；(3)加入92～95份磷酸铁锂粉末低速搅拌30min；(4)加入直径Φ6.5mm锆珠，低速搅拌5～10min，再高速分散；(5)加入去离子水调粘，控制浆料粘度为4500～8000mpa·s；(6)进行消泡处理，过滤分离出锆珠，得到的浆料进行慢搅，即得水性正极浆料。本发明方法获得的水性浆料，其分散均匀，不会发生凝胶，所得浆料颗粒均一，稳定性好，流动性强，不易沉降。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种锂离子电池中的水性正极浆料及其制备方法。

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及动力电池领域。目前锂离子电池正极浆料一般采用含氟聚合物如PVDF(聚偏氟乙烯)作为粘合剂和NMP(N-甲基吡咯烷酮)作为溶剂，采用油性浆料搅拌体系进行生产，因工艺的差异分为干法搅拌和湿法搅拌两种。干法搅拌主要是将主材磷酸铁锂、导电碳、PVDF混合搅拌均匀后，逐步加入溶剂NMP进行分散调粘，最终稳定粘度和固含量来达到生产工艺的需求。湿法搅拌是将粘结剂与溶剂NMP混合制成胶液，将主材与导电剂、溶剂NMP混合成液态料，两者再混合搅拌制成浆料。但是由于油性正极浆料使用NMP做溶剂，存在以下缺点：一是NMP目前价格上涨较快，浆料的生产成本较高；二是油性浆料NMP吸水性较强，对搅浆及涂布过程环境湿度要求高，附属设施成本高；三是浆料涂布在极片上，干燥过程有废气产生，造成环境污染和对人体有害。因此，人们研究开发了水性正极粘合剂体系，用于避免采用油性浆料带来的环境污染和降低生产成本。

水性正极浆料是将粘结剂种类更换为水系粘结剂，溶剂由NMP更换为去离子水，在水系体系下制备浆料。但在水系体系中，纳米化的磷酸铁锂极难分散，纳米颗粒容易发生团聚，制备的浆料容易分层，其分散特性较差，浆料易沉降及凝胶，浆料的流动性、稳定性差，合浆涂布工序的工艺难度很大，极大限制了纳米磷酸铁锂正极材料在水系粘合剂体系中的应用。同时，在现有的水性正极浆料体系中，由于产品配方及制备工艺的特点导致由浆料制备出来的极片柔韧性不高，在实际应用中也存在一定的局限性。但该模式也存在易沉降，搅拌过程易凝胶等问题。

因此，如何提供一种水性正极浆料的制备方法来避免现有生产工艺中的缺点，成为本发明亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述技术问题，而提供一种水性正极浆料及其制备方法。本发明提供的制备方法获得的水性浆料，使得其分散均匀，不会发生凝胶，所得浆料颗粒均一，稳定性好，流动性强，不易沉降。

本发明的目的之一是提供一种水性正极浆料的制备方法，其包括以下步骤：

(1)按重量份数计，将2～5份水性粘结剂、0.5～1份水性增稠剂和60～70份去离子水混合，低速搅拌30min，粘壁物进行刮壁后，转为高速搅拌30～60min，形成胶液A；

(2)向胶液A中加入2～5份导电剂，高速搅拌，形成胶液B；

(3)向胶液B中分三次加入共92～95份磷酸铁锂粉末，三次的加入量依次为占磷酸铁锂总量的50％、30％和20％，每次加入磷酸铁锂后低速搅拌30min，形成胶液C；

(4)向胶液C中加入一定量锆珠，所述锆珠的直径为Φ6.5mm，低速搅拌5～10min，使锆珠分散在浆料内部，再进行高速分散，得到胶液D；

(5)向胶液D中加入去离子水调粘，控制浆料粘度为4500～8000mpa·s；

(6)对步骤(5)所得浆料进行消泡处理，然后过滤分离出锆珠，将过滤得到的浆料进行慢搅，即得水性正极浆料。