一种低温磷酸铁锂动力电池正极浆料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低温磷酸铁锂动力电池正极浆料的制备方法，它将微米级磷酸铁锂粉末、导电剂、粘结剂、分散介质按一定的比例加入到高剪切分散乳化机，启动设备物料在高剪切分散乳化机中多层转子和定子之间的间隙内高速运动，形成强烈的液力剪切和湍流，分散物料，同时产生离心挤压、碾磨、碰撞等综合作用力，最终使各种物料充分混合、搅拌、细化达到理想要求。本发明专利技术在制备正极浆料的过程中，将部分的微米级的颗粒进一步细化成纳米级颗粒，制成具有宽颗粒分布的锂电池正极片，达到改善磷酸铁锂电池的低温充放电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种低温磷酸铁锂动力电池正极浆料的制备方法
本专利技术涉及一种低温磷酸铁锂动力电池正极浆料的制备方法，属于锂离子二次电池

技术介绍
锂离子二次电池以其电压高、无记忆效应、能量密度高及循环性能良好等优点引起人们的关注，并成为发展迅速的新一代绿色高能充电电池，有着广泛的应用和可观的发展前景。以磷酸铁锂为正极材料的锂电池，具有比能量密度高、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应、绿色环保，可靠的安全性、良好的高温和高倍率充放电性能等优点。磷酸铁锂电池作为电动车动力电池和再生能源储能电池，以解决人类二十一世纪所面临的巨大的环境污染和自然资源逐渐枯竭的压力，是较理想的选择。但由于磷酸铁锂材料固有晶体结构，其电子电导率低，导致了磷酸铁锂电池低温充放电性能差，不能满足在-20℃及以下温度条件下的使用要求，限制了其在寒冷地区的应用范围。因此，改善磷酸铁锂电池在低温条件下的充放电性能，对磷酸铁锂电池扩大在电动车和储能领域应用范围的至关重要。为了改善磷酸铁锂电池低温充放电性能，众多科研人员试图使用纳米磷酸铁锂材料制备磷酸铁锂电池，因为纳米磷酸铁锂材料可以降低电子与锂离子在体相中的传输路径，増大有效电化学界面反应面积，减少电池极化，这些因素虽有利于提高电池的倍率充放电和低温放电性能。但磷酸铁锂材料纳米化后，材料的表面积增大、颗粒间的相互作用增强，存在严重的团聚现象，并由此造成了磷酸铁锂正极极片制作工艺难题，如纳米磷酸铁锂颗粒与导电添加剂的相互分散性差、极片涂层粘接性差等工艺问题。另外，由于纳米磷酸铁锂颗粒高表面活性，在电池充放电过程中，有机电解质溶液易发生氧化分解，造成电池性能的快速衰减。因此，使用纳米磷酸铁锂正极材料无法在保持良好综合性能的前提下，改善磷酸铁锂电池低温充放电性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低温磷酸铁锂动力电池正极浆料的制备方法，该方法在制浆过程将部分的微米级的颗粒进一步细化成纳米级颗粒，制成具有宽颗粒分布的锂电池正极极片，并达到改善磷酸铁锂电池的低温充放电性能。本专利技术的技术方案是：一种低温磷酸铁锂动力电池正极浆料的制备方法，所述正极浆料的原料包括微米级磷酸铁锂粉末、导电剂、粘结剂和分散介质；该正极浆料的制备方法为：首先将粘合剂、水和导电剂加入到高剪切分散乳化机中乳化分散1.2～1.8小时，然后再逐渐加入磷酸铁锂粉末乳化分散3.2～3.8小时，最后用少量的水调整控制正极浆料粘度在3000～6000mPas范围。上述微米级磷酸铁锂粉末的粒径为1.0～10.0微米，在正极片中磷酸铁锂所占的质量分数为90～94%，在磷酸铁锂正极浆料中固体物浓度为45～55%。上述的导电剂为导电炭黑Super-P和导电石墨KS-6中的一种或全部，在正极片中导电剂所占的质量分数为3～6%。上述的粘结剂为LA132水性粘合剂，在正极极片中LA132所占的质量分数为3～6%，在负极片中LA132所占的质量分数为3～6%。上述的分散介质为去离子水。上述电解液为低温电解液，所述低温电解液的溶剂添加剂为环状碳酸甲乙酯和链状丁酸乙酯，加入量为0.1～5wt%；所述低温电解液的锂盐为六氟磷酸锂或四氟硼酸锂；另外，电解液中还有碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯有机溶液中的两种或两种以上的混合物。本专利技术的有益的效果：通常微米级的磷酸铁锂材料是由原生粒子为纳米级的磷酸铁锂颗粒聚集而成，微米级的磷酸铁锂颗粒在高剪切分散乳化机中受到极高的线速度和高频机械效应所带来的强劲动能作用下，部分聚集颗粒被细化成纳米颗粒，使得磷酸铁锂正极材料的粒径分布变宽，这种纳米颗粒的磷酸铁锂是在正极浆料制备过程中形成的，且粒径分布范围从纳米级至微米级，克服了单纯纳米磷酸铁锂材料极片难粘接问题；另外，使用高剪切分散乳化机制备锂电池正负极浆料，使得正负极涂层内正负材料颗粒、导电剂颗粒及粘合剂间达到最佳的分布状态；使之能在电池性能上体现出纳米正负材料的锂电池性能优势。附图说明图1为高剪切分散乳化机制备的磷酸铁锂正极浆料粒度分布图。图2为常规高速搅拌机制备的磷酸铁锂正极浆料粒度分布图。图3为高剪切分散乳化机制备的负极浆料粒度分布图。图4为常规高速搅拌机制备的负极浆料粒度分布图。图中：曲线①表示粒径分布曲线，曲线②表示含量分布曲线。具体实施方式本专利技术进一步采用如下技术措施来实现：所述正极浆料的原料包括微米级磷酸铁锂粉末、导电剂、粘结剂和分散介质；所述正极浆料的制备方法为：首先将粘合剂、水和导电剂加入到高剪切分散乳化机中乳化分散1.5小时，然后再逐渐加入磷酸铁锂粉末乳化分散3.5小时，最后用少量的水调整控制正极浆料粘度在3000～6000mPas范围。所述微米级磷酸铁锂粉末的粒径为1.0～10.0微米，优选为1.5～3.0微米，在正极极片中磷酸铁锂材料所占的质量分数为90～94%，在磷酸铁锂正极浆料中固体物浓度为45～55%。所述的导电剂为导电炭黑Super-P和导电石墨KS-6中的一种或全部，在正极极片中导电剂所占的质量分数为3～6%。所述的粘结剂为LA132水性粘合剂，在正极极片中LA132所占的质量分数为3～6%，在炭负极极片中LA132所占的质量分数为3～6%，。所述的分散介质为去离子水。所述电解液为低温型电解液，溶剂添加剂为环状碳酸甲乙酯（EMC）和链状丁酸乙酯（EB），加入量为0.1～5wt%，锂盐为六氟磷酸锂（LiPF6）或四氟硼酸锂（LiBF4），另外电解液中还有碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯有机溶液中的两种或两种以上的混合物。为进一步了解本专利技术的内容及特点，以1665130-10Ah-3.2V低温型电池的制作过程为例来说明，电池的制作方法实例如下：实施例1正极配方：电活性物质磷酸铁锂，导电剂为导电炭黑Super-P和导电石墨KS-6，粘结剂为LA132水性粘合剂，分散介质为去离子水，浆料中各种物质的重量份数为：磷酸铁锂:Super-P:KS-6:LA132:水为90:3:3:4:100。正极浆料的制备：首先将LA132粘合剂、水和导电剂加入到高剪切分散乳化机中乳化分散1.5小时，然后再逐渐加入磷酸铁锂粉末乳化分散3.5小时，最后用少量的水调整控制正极浆料粘度在4500mPas范围。负极配方：负极活性物质为人造石墨，导电剂为导电炭黑Super-P，粘结剂为LA132水性粘合剂，分散介质为去离子水，浆料中各种物质的重量份数为：人造石墨:Super-P:LA132:水为95:1:4:140。负极浆料的制备：首先将LA132粘合剂、水和导电剂加入到高剪切分散乳化机中乳化分散1.5小时，然后再逐渐加入人造石墨粉末乳化分散3.5小时，最后用少量的水调整控制正极浆料粘度在3500mPas范围。经高剪切分散乳化机分别制成的磷酸铁锂正极浆料和人造石墨负极浆料，按本专业技术人员均己熟悉的叠片型锂离子电池制造工艺，制作成型号为1665130，额定容量为10AH的方形铝壳磷酸铁锂电池，其具体步骤是：将正负极浆料分别涂敷在铝箔和铜箔上，然后经过烘干、压片分别制成电池正负极片，将制成的电池正负极片采用叠片方式制成所需型号电芯，叠片时所用的电池隔膜为PP/PE/PP三层复合隔膜，厚度为20μm，然后电芯装入结壳烘烤30h，进行注本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温磷酸铁锂动力电池正极浆料的制备方法，所述正极浆料的原料包括微米级磷酸铁锂粉末、导电剂、粘结剂和分散介质；其特征在于，该正极浆料的制备方法为：首先将粘合剂、水和导电剂加入到高剪切分散乳化机中乳化分散1.2～1.8小时，然后再逐渐加入磷酸铁锂粉末乳化分散3.2～3.8小时，最后用少量的水调整控制正极浆料粘度在3000～6000mPas范围。

【技术特征摘要】
1.一种低温磷酸铁锂动力电池正极浆料的制备方法，所述正极浆料的原料包括微米级磷酸铁锂粉末、导电剂、粘结剂和分散介质；其特征在于，该正极浆料的制备方法为：首先，将粘结剂、水和导电剂加入到高剪切分散乳化机中乳化分散1.2～1.8小时；然后，再逐渐加入磷酸铁锂粉末乳化分散3.2～3.8小时，所述微米级磷酸铁锂粉末的粒径为1.0～10.0微米，在正极片中磷酸铁锂所占的质量分数为90～94%，在磷酸铁锂正极浆料中固体物浓度为45～55%；微米级的磷酸铁锂颗粒在高剪切分散乳化机中受到极高的线速度和高频机械效应所带来的强劲动能作用下，部分聚集颗粒被细化成纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮震中，
申请(专利权)人：福建博瑞特电机有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35