一种磷酸铁锂水性正极浆料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磷酸铁锂水性正极浆料及其制备方法。该水性浆料按照质量分数的组成为：40%~50%的磷酸铁锂粉末，2%~6%的导电剂，2%~5%的水性粘结剂，0.5%~2%的分散剂，剩余的量为去离子水。其制备方法包括以下步骤：S1：复合胶液的制备；S2：导电分散液的制备；S3：磷酸铁锂分散液的制备;S4:一次混合分散；S5:二次混合分散；S6:真空脱泡静置。本发明专利技术所制备的磷酸铁锂水性正极浆料分散均匀、一致性和稳定性能好，便于涂布；同时，此浆料所选用的溶剂为水性溶剂，绿色环保无污染，成本低廉；该制备方法操作简便，生产效率高，适合批量生产。

A kind of lithium iron phosphate water-based anode paste and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸铁锂水性正极浆料及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及到一种磷酸铁锂水性正极浆料及其制备方法。
技术介绍
随着工业不断的发展，造成的污染也持续不断的增加。人们开始关注环境对人类健康带来的危害，世界各国开始重视环境保护，有关绿色环保类的产品越来越受到亲睐，如“新能源汽车”。目前，制造新能源汽车主要用到锂离子电池，而磷酸铁锂具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格便宜，寿命长等优点，成为了新一代用于新能源汽车锂离子电池的理想正极材料。目前，锂离子电池正极极片大部分选择以聚偏氟乙烯(PVDF)为粘结剂，N-甲基吡烷酮(NMP)为溶剂，制备成油性粘结剂溶液。采用NMP+PVDF体系制作电极，成本较高，且NMP有毒性，制作极片时会有NMP气体挥发到空气中，对操作工身体危害较大，污染环境。虽然有的厂家采用NMP回收系统，但是仍然有少量的NMP泄露到空气中，此外增加回收系统进一步增加生产成本。因此，人们已经逐渐的开始研究水性正极浆料，以此避免环境污染和降低生产成本。但在水性体系中，纳米级的磷酸铁锂分散极为困难，易团聚，制备的浆料易分层，稳定性较差，导致涂布工序的难度增加，从而限制了纳米级磷酸铁锂正极材料在水性体系中的使用。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种磷酸铁锂水性正极浆料及其制备方法，以制备一种分散均匀、一致性好、稳定性高、涂布效果好的水性正极浆料。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种磷酸铁锂水性正极浆料，其按照质量分数的组成为：40%~50%的磷酸铁锂粉末、2%~6%的导电剂、2%~5%的水性粘结剂、0.5%~2%的分散剂、剩余的量为去离子水。所述的磷酸铁锂粉末为碳包覆磷酸铁锂。所述的水性粘结剂为羧甲基纤维素钠、丁苯胶乳、水性聚氨酯乳液、水性聚苯胺乳液复合胶黏剂。所述的导电剂为碳纳米管、导电石墨、导电炭黑、乙炔黑中的一种或多种。所述的分散剂为聚丙烯酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。一种磷酸铁锂水性正极浆料制备方法，包括以下步骤：S1：复合胶液的制备：将粘接剂和部分去离子水加入至1号搅拌缸低速搅拌30~60min，制得复合胶液，其中搅拌速度为500~1000rpm/min；S2：导电分散液的制备：将分散剂和部分去离子水加入至2号搅拌缸以500~1000rpm/min的速度搅拌10~20min，然后分批次加入导电剂，以1500~2000rpm/min的速度搅拌30~60min，制得导电剂分散液；S3：磷酸铁锂分散液的制备：将分散剂和部分去离子水加入至3号搅拌缸以500~1000rpm/min的速度搅拌10~20min，然后分批次加入磷酸铁锂，以1500~2000rpm/min的速度搅拌90~120min，制得磷酸铁锂分散液；S4：一次混合分散：将S2制备的导电剂分散液加入至S1中，高速搅拌60~120min，制得导电胶液，其搅拌速度为1500~2000rpm/min；S5：二次混合分散：将S3制备的磷酸铁锂分散液以及剩余的去离子水加入至S4中，高速搅拌制得粗浆料，其搅拌速度为1500~2000rpm/min；S6：真空脱泡静置：对S5制备的粗浆料抽真空30~60min，静置10~30min即可得到磷酸铁锂水性正极浆料。所述的步骤S2中先溶解分散剂再添加导电剂，步骤S3中先溶解分散剂再添加磷酸铁锂粉末。本专利技术的有益效果在于：（1）本专利技术采用碳包覆磷酸铁锂，避免磷酸铁锂颗粒裸露出来与水接触电离产生化学物质析出；（2）本专利技术先采用分散剂分别分散导电剂和磷酸铁锂粉末，然后再进行混合，有利于浆料的分散，防止其团聚；（3）本专利技术选择使用复合粘接剂，其中水性聚氨酯乳液可提供极片足够的柔韧性；聚苯胺乳液提供足够的力学性能以及提高导电性能；（4）本专利技术采用的溶剂为去离子水，绿色环保无污染，成本低廉；（5）所制备的磷酸铁锂水性正极浆料分散均匀、一致性和稳定性能好，便于涂布；该制备方法操作简便，生产效率高，适合批量生产。附图说明图1为本专利技术的一种磷酸铁锂水性正极浆料制备流程图。图2为实施例3和对比例1取上层液样品10h内磷酸铁锂水性正极浆料固含量变化曲线。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本专利技术的保护范围有任何的限制作用。实施例1：S1：复合胶液的制备：将3%的粘接剂和部分去离子水加入至1号搅拌缸低速搅拌30min，制得复合胶液，其中搅拌速度为800rpm/min；S2：导电分散液的制备:将0.5%的分散剂和部分去离子水加入至2号搅拌缸以1000rpm/min的速度搅拌20min，然后分批次加入2%的导电剂，以1800rpm/min的速度搅拌60min，制得导电剂分散液；S3：磷酸铁锂分散液的制备：将1%的分散剂和部分去离子水加入至3号搅拌缸以1000rpm/min的速度搅拌20min，然后分批次加入47%的磷酸铁锂，以1800rpm/min的速度搅拌120min，制得磷酸铁锂分散液；S4：一次混合分散：将S2制备的导电剂分散液加入至S1中，高速搅拌90min，制得导电胶液，其搅拌速度为1800rpm/min；S5：二次混合分散：将S3制备的磷酸铁锂分散液以及剩余的去离子水加入至S4中，高速搅拌制得粗浆料，其搅拌速度为1800rpm/min；S6：真空脱泡静置：对S5制备的粗浆料抽真空30min，静置30min即可得到磷酸铁锂水性正极浆料。实施例2：S1：复合胶液的制备：将4%的粘接剂和部分去离子水加入至1号搅拌缸低速搅拌30min，制得复合胶液，其中搅拌速度为800rpm/min；S2：导电分散液的制备:将0.7%的分散剂和部分去离子水加入至2号搅拌缸以1000rpm/min的速度搅拌20min，然后分批次加入3%的导电剂，以1800rpm/min的速度搅拌60min，制得导电剂分散液；S3：磷酸铁锂分散液的制备：将1%的分散剂和部分去离子水加入至3号搅拌缸以1000rpm/min的速度搅拌20min，然后分批次加入45%的磷酸铁锂，以1800rpm/min的速度搅拌120min，制得磷酸铁锂分散液；S4：一次混合分散：将S2制备的导电剂分散液加入至S1中，高速搅拌90min，制得导电胶液，其搅拌速度为1800rpm/min；S5：二次混合分散：将S3制备的磷酸铁锂分散液以及剩余的去离子水加入至S4中，高速搅拌制得粗浆料，其搅拌速度为1800rpm/min；S6：真空脱泡静置：对S5制备的粗浆料抽真空30min，静置30min即可得到磷酸铁锂水性正极浆料。实施例3：S1：复合胶液的制备：将2.5%的粘接剂和部分去离子水加入至1号搅拌缸低速搅拌30min本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磷酸铁锂水性正极浆料，其特征在于，所述的水性正极浆料按照质量分数的组成为：40%~50%的磷酸铁锂粉末，2%~6%的导电剂，2%~5%的水性粘结剂，0.5%~2%的分散剂，剩余的量为去离子水。/n

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂水性正极浆料，其特征在于，所述的水性正极浆料按照质量分数的组成为：40%~50%的磷酸铁锂粉末，2%~6%的导电剂，2%~5%的水性粘结剂，0.5%~2%的分散剂，剩余的量为去离子水。


2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂水性正极浆料，其特征在于，所述的磷酸铁锂粉末为碳包覆磷酸铁锂。


3.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂水性正极浆料，其特征在于，所述的水性粘结剂为羧甲基纤维素钠、丁苯胶乳、水性聚氨酯乳液、水性聚苯胺乳液复合胶黏剂。


4.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂水性正极浆料，其特征在于，所述的导电剂为碳纳米管、导电石墨、导电炭黑、乙炔黑中的一种或多种。


5.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂水性正极浆料，所述的分散剂为聚丙烯酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。


6.一种磷酸铁锂水性正极浆料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：复合胶液的制备：将粘接剂和部分去离子水加入至1号搅拌缸低速搅拌30~60min，制得复合胶液，其中搅拌速度为500~1000rpm/min；
S2：导电分散液的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：田军，李国敏，
申请(专利权)人：深圳格林德能源集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44