[发明专利]一种水性正极浆料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种水性正极浆料及其制备方法和应用，涉及锂电池技术领域。本发明的水性正极浆料，包括活性物质、粘结剂、导电剂及溶剂，所述粘结剂为水性PVDF乳液，PVDF一次粒径为10～80nm。本发明的水性正极浆料采用一次粒径为10～80nm的水性PVDF乳液作为粘结剂，不再使用NMP溶剂，生产工艺环保，干燥温度低，能耗低，且低的一次粒径可减小磷酸铁锂颗粒间的距离，增加磷酸铁锂颗粒相互间的接触机会，从而增强电子传导几率，PVDF疏水性强，水分残留低，有效改善水性锂电池的电化学性能。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，更具体地，涉及一种水性正极浆料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着新能源行业的发展，锂离子电池得到了快速发展。磷酸铁锂电池因其成本低、循环性能好、安全性高等特点，逐渐成为市场发展主流。在动力电池装机量中，磷酸铁锂电池占据60％以上。目前，在磷酸铁锂电池制造中，通常采用PVDF油性粘结剂体系，分散溶剂为NMP。在磷酸铁锂体系中，现有技术通常采用PVDF油性粘结剂体系，分散溶剂为NMP。存在着以下缺点：NMP易挥发，具有胺味且毒性大，可经由皮肤、呼吸吸入，对人体健康有较大危害。NMP沸点达202℃，在锂电池制造过程中，需要消耗大量能量来干燥。为了减少NMP对环境的污染和节约生产成本，通常NMP需要回收再利用，额外增加了回收成本。

除了油性体系，现有技术也公开了水性磷酸铁锂浆料的制备方法，其粘结剂采用了两种，粘结剂A的主链为聚乙二醇，支链为丙烯酸盐；所述粘结剂B为丙烯酸和丙烯腈的共聚物，该发明能够提高浆料稳定性，提高极片柔韧性，解决极片开裂掉粉问题。但是该水性粘结剂均为带羧基或羟基的强极性基团，这些基团具有极强的亲水性，在浆料烘干过程中容易造成水分残留，从而影响电池的电化学性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有水性磷酸铁锂浆料的电化学性能不佳的缺陷和不足，提供一种水性正极浆料，采用的水性PVDF乳液作为粘结剂，增加磷酸铁锂颗粒相互间的接触机会，且制备的极片含水量低，改善了电化学性能。

本发明的另一目的是提供一种水性正极浆料的制备方法。

本发明的再一目的是提供一种水性正极浆料在制备磷酸铁锂电池中的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种水性正极浆料，包括活性物质、粘结剂、导电剂及溶剂，所述粘结剂为水性PVDF乳液，PVDF一次粒径为10～80nm。

其中，需要说明的是：

本发明的水性正极浆料采用水性粘结剂水性PVDF乳液，不再使用NMP溶剂，生产工艺环保，干燥温度低，能耗低。

本发明的水性PVDF乳液为水性粘结剂，疏水性强，水分残留低。且本发明采用水性PVDF，与传统油性PVDF一次粒径150-350nm相比，具有超低的一次粒径，为10-80nm。超低的一次粒径可减小磷酸铁锂颗粒间的距离，增加磷酸铁锂颗粒相互间的接触机会，从而增强电子传导几率，改善电化学性能。

且PVDF一次粒径也不能过小，粒径小，所需乳化剂较多，对电池性能不利，粒径太大，提高了活性物质间的接触间隙，增大极片内阻。

本发明的水性PVDF乳液中PVDF重均分子量为20～80万。

为了更进一步优化水性磷酸铁锂浆料的电化学性能，优选地，所述PVDF一次粒径为20～60nm。

在具体实施方式中，本发明的水性正极浆料以重量份数计，包括如下组分：

磷酸铁锂100份，水性PVDF乳液3～30份，导电剂0.1～5份，去离子水30～80份。

进一步地，水性正极浆料以重量份数计，优选包括如下组分：