水基正极浆料组合物、水基正极浆料及制备方法、正极片、锂离子电池和用电设备技术

技术编号:28876337 阅读:17 留言:0更新日期:2021-06-15 23:11
本发明专利技术提供了一种水基正极浆料组合物、水基正极浆料及制备方法、正极片、锂离子电池和用电设备,涉及电池材料技术领域,所述水基正极浆料组合物包括按质量百分比计的正极活性物质95‑97%、导电剂1‑2%、粘合剂1‑3%和增稠剂0.1‑2%,其中,所述粘合剂为聚丙烯酸粘合剂,所述增稠剂包括羧甲基纤维素锂、聚丙烯酸锂或海藻酸锂中的至少一种,改善了现有水基正极浆料易分层,不稳定的技术问题,本发明专利技术提供的水基正极浆料组合物采用聚丙烯酸粘合剂并辅以特定锂盐作为增稠剂,显著提高了水基正极浆料的分散稳定性,使浆料分散更均一稳定,同时通过作为增稠剂的锂盐为锂离子电池补充活性锂,能够有效增加正极片中锂离子的含量。

【技术实现步骤摘要】
水基正极浆料组合物、水基正极浆料及制备方法、正极片、锂离子电池和用电设备
本专利技术涉及电池材料
,尤其是涉及一种水基正极浆料组合物、水基正极浆料及制备方法、正极片、锂离子电池和用电设备。
技术介绍
在锂离子电池的制备过程中通常使用有机溶剂来制备浆料,但这些有机溶剂在涂布烘干过程中挥发会对环境造成严重污染。为解决上述问题,业界开始尝试采用水基体系来制备正极浆料,由于浆料在水基中不稳定性等问题,在制浆和涂布过程中浆料会出现分层等现象,导致极片质量差,甚至无法涂布。有鉴于此,特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种水基正极浆料组合物,通过加入锂盐增稠剂,部分或全部改善现有水基正极浆料不稳定,在制浆和涂布过程中浆料出现分层,导致极片质量差,甚至无法涂布的技术问题。本专利技术的目的之二在于提供一种水基正极浆料,水基正极浆料分散稳定,易于涂布,能够有效保证极片质量。本专利技术的目的之三在于提供水基正极浆料的制备方法,工艺简单,操作方便,利于提高制备效率。本专利技术的目的之四在于提供一种正极片,该正极片质量稳定,且能够以安全的方式为锂离子电池补充活性锂,有效增加了正极片中锂离子的含量。本专利技术的目的之五在于提供一种锂离子电池,通过采用本专利技术提供的以锂盐作为增稠剂的水基正极浆料作为正极片的制备浆料,不仅锂离子电池首次效率和能量密度提高,而且显著改善了锂离子电池的循环寿命。本专利技术的目的之六在于提供一种包含上述锂离子电池的用电设备,由于锂离子电池的循环寿命有效延长,从而有效降低了用电设备的使用成本。本专利技术提供的水基正极浆料组合物,包括按质量百分比计的正极活性物质95-97%、导电剂1-2%、粘合剂1-3%和增稠剂0.1-2%,其中,所述粘合剂为聚丙烯酸粘合剂,所述增稠剂包括羧甲基纤维素锂、聚丙烯酸锂或海藻酸锂中的至少一种。进一步的,所述水基正极浆料组合物还包括按质量百分比计的pH值稳定剂0.1-5%;优选地,所述pH值稳定剂包括磷酸二氢锂、柠檬二氢锂、四硼酸锂、乳酸锂或醋酸二氢锂中的至少一种。进一步的,所述正极活性物质包括锰酸锂、磷酸铁锂或镍钴锰酸锂中的至少一种;优选地,所述导电剂包括乙炔黑或碳纳米管中的至少一种。本专利技术目的之二提供的水基正极浆料,包括本专利技术目的之一提供的水基正极浆料组合物和水;优选地,所述水基正极浆料的pH值为8.5-9.5;优选地,所述水基正极浆料的年度为4000-6000mPa.s。本专利技术的目的之三提供的水基正极浆料的制备方法,包括如下步骤:先将增稠剂溶解于水中,得到增稠剂的水溶液,然后依次将导电剂、正极材料、粘合剂和任选的pH稳定剂加入到增稠剂的水溶液中混合均匀,得到水基正极材料。优选地,在水基正极浆料制备过程中,温度<60℃。本专利技术目的之四提供的正极片,包括金属箔和涂布于金属箔上的水基正极浆料组合物;或,主要由本专利技术目的之三提供的水基正极浆料涂布于金属箔上干燥而成。进一步的,干燥温度为90-110℃。本专利技术目的之五提供的锂离子电池,包括本专利技术目的之四提供的正极片或本专利技术目的之一提供的水基正极浆料组合物。本专利技术的目的之六提供的用电设备,包括本专利技术目的之五提供的锂离子电池。本专利技术提供的技术方案具有如下有益效果:(1)本专利技术提供的水基正极浆料组合物采用聚丙烯酸粘合剂并辅以特定锂盐作为增稠剂,显著提高了水基正极浆料的分散稳定性,使浆料分散更均一稳定,减少颗粒团聚甚至无颗粒团聚现象,同时通过作为增稠剂的锂盐为锂离子电池补充活性锂,能够有效增加正极片中锂离子的含量,大大提升锂离子电池的首次效率,进而提高锂离子电池的能量密度,并能显著提高锂离子电池的循环寿命。(2)本专利技术提供的水基正极浆料主要由本专利技术提供的水基正极浆料组合物分散在水中制备得到,不仅各组分分散均一稳定,易于涂布均匀,能够有效保证极片质量,而且通过加入特定锂盐作为增稠剂能够为锂离子电池以更为安全的方式补充活性锂,能够有效增加正极片中锂离子的含量,大大提升锂离子电池的首次效率,进而提高锂离子电池的能量密度,并能显著提高锂离子电池的循环寿命。(3)本专利技术提供的水基正极浆料的制备方法工艺简单,操作方便,易于实现规模化生产,降低生产成本。(4)本专利技术提供的正极片通过在金属箔上涂布本专利技术提供的水基正极浆料后干燥而成,由于水基正极浆料采用特定的锂盐作为增稠剂不仅能够提高浆料的分散稳定性和涂布均匀性,而且能够以更为安全的方式为锂离子电池补充活性锂,有效增加正极片中锂离子的含量,提升锂离子电池的首次效率,进而提高电池的能量密度,并能显著改善锂离子电池的循环寿命。(5)本专利技术提供的锂离子电池通过采用本专利技术提供的以锂盐作为增稠剂的水基正极浆料作为正极片的制备浆料,不仅锂离子电池首次效率和能量密度提高,而且显著改善了锂离子电池的循环寿命。(6)本专利技术提供的用电设备采用本专利技术提供的锂离子电池供电,供电更稳定,使用寿命更长,更能够降低使用成本。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。根据本专利技术的一个方面,本专利技术提供了一种水基正极浆料组合物,包括按质量百分比计的正极活性物质95-97%、导电剂1-2%、粘合剂1-3%和增稠剂0.1-2%,其中,所述粘合剂为聚丙烯酸粘合剂,所述增稠剂包括羧甲基纤维素锂、聚丙烯酸锂或海藻酸锂中的至少一种。在本专利技术提供的水基正极浆料组合物中,粘合剂为聚丙烯酸粘合剂,以使得粘合剂具有更为优异的水溶性,聚丙烯酸粘合剂的购置于福建蓝海黑石科技有限公司,型号为BA-306F。在本专利技术中,增稠剂包括羧甲基纤维素锂、聚丙烯酸锂或海藻酸锂中的任意一种、任意两种或任意三种的混合物。通过在水基正极浆料组合物中加入特定种类的增稠剂一方面能够提高水基正极浆料组合物在水中的分散均一性和稳定性,从而提高正极浆料涂布的均匀性,保证极片质量,另一方面,作为增稠剂的锂盐也同时是一种稳定性高的补锂添加剂,能够以安全的方式为锂离子电池补充活性锂,增加正极片中锂离子的含量,提升锂离子电池的首次效率,进而提高锂离子电池的能量密度,并显著改善锂离子电池的循环寿命。典型但非限制性的,在本专利技术提供的水基正极浆料组合物中,以水基正极浆料组合物的质量为基准计,正极活性物质的含量如为95%、95.5%、96%、96.5%或97%;导电剂的含量如为1%、1.2%、1.5%、1.8%或2%;粘合剂的含量如为1%、1.5%、2%、2.5%或3%;增稠剂的含量如为0.1%、0.2%、0.5%、0.8%、1%、1.5%或2%。在本专利技术的一种优选方案中,水基正极浆料组合物包括按质量百分比计的如下正极活性物质93-96%、导电剂1-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水基正极浆料组合物,其特征在于,包括按质量百分比计的正极活性物质95-97%、导电剂1-2%、粘合剂1-3%和增稠剂0.1-2%,其中,所述粘合剂为聚丙烯酸粘合剂,所述增稠剂包括羧甲基纤维素锂、聚丙烯酸锂或海藻酸锂中的至少一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种水基正极浆料组合物,其特征在于,包括按质量百分比计的正极活性物质95-97%、导电剂1-2%、粘合剂1-3%和增稠剂0.1-2%,其中,所述粘合剂为聚丙烯酸粘合剂,所述增稠剂包括羧甲基纤维素锂、聚丙烯酸锂或海藻酸锂中的至少一种。


2.根据权利要求1所述的水基正极浆料组合物,其特征在于,还包括按质量百分比计的pH值稳定剂0.1-5%;
优选地,所述pH值稳定剂包括磷酸二氢锂、柠檬二氢锂、四硼酸锂、乳酸锂或醋酸二氢锂中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的水基正极浆料组合物,其特征在于,所述正极活性物质包括锰酸锂、磷酸铁锂或镍钴锰酸锂中的至少一种;
优选地,所述导电剂包括乙炔黑或碳纳米管中的至少一种。


4.一种水基正极浆料,其特征在于,包括权利要求1-3任一项所述的水基正极浆料组合物和水;
优选地,所述水基正极浆料的pH值为8.5-9.5;
优选地,所述水基正极浆料的粘度为4000-6000...

【专利技术属性】
技术研发人员:谭玉明薛建军夏明德
申请(专利权)人:广州鹏辉能源科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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