一种水系磷酸铁锂电池制造技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种水系磷酸铁锂电池，包括正极片、隔膜、负极片、电解液和外壳，其特征在于，所述正极片包括正极集流体和正极浆料，所述正极浆料包括正极活性物质、导电浆料、导电炭黑、水性水性粘结剂A、水性水性粘结剂B、水性水性粘结剂C，正极集流体为光铝箔；本发明专利技术提高了正极浆料的分散性和稳定性，提高了正极片的粘结性能和正极片的柔韧性，并提高了压实密度从而提高能量密度，极片柔韧性较好可以提高辊压、激光切、卷绕和热压的良品率和生产效率；解决了浆料干燥快造成划痕漏箔和极片开裂的问题，光铝箔降低了电池内阻。池内阻。

【技术实现步骤摘要】
一种水系磷酸铁锂电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种水系磷酸铁锂电池。

技术介绍

[0002]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和动力电池领域。目前锂离子电池正极浆料一般采用含氟聚合物如聚偏氟乙烯作为粘合剂和NMP(N
‑
甲基吡咯烷酮)作为溶剂。由于有机溶剂易于造成环境污染，并且易对操作人员健康造成危害，因此在涂布干燥过程中需要增加成本投入来回收有机溶剂，同时NMP成本较高，增加了电池的生产成本。因此，人们已经研究开发了水性正极粘合剂体系，采用水性体系可以避免环境污染和降低生产成本。
[0003]水性正极采用去离子水作为溶剂，粘结剂采用水性粘结剂，但是在实际应用中也存在一定的局限性，存在的问题有：
[0004](1)采用去离子水作为溶剂，正极分散较难，浆料难以分散，稳定性差；
[0005](2)涂布时，一方面浆料干燥较快，造成划痕漏箔；另一方面，开裂掉粉，通过增加粘结剂的用量，降低涂布面密度可略微改善开裂掉粉，但是降低了能量密度；
[0006](3)辊压时极片较脆，虽然通过降低压实密度可以略微改善极片柔韧性，但是能量密度也降低了；
[0007](4)采用叠片工艺，生产效率低。

技术实现思路

[0008]本专利技术目的在于克服现有技术的不足，提供一种水系磷酸铁锂电池。
[0009]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：r/>[0010]一种水系磷酸铁锂电池，包括正极片、隔膜、负极片、电解液和外壳，所述正极片包括正极集流体和正极浆料，所述正极浆料包括正极活性物质、导电浆料、导电炭黑、水性水性粘结剂A、水性水性粘结剂B、水性水性粘结剂C，所述正极集流体为光铝箔；
[0011]所述正极活性物质、导电浆料、导电炭黑、水性水性粘结剂A、水性水性粘结剂B、水性水性粘结剂C的重量比为93～96∶0.5～1.5∶0.2～1∶1.5～3∶0.5～1∶0.5～1；
[0012]所述水性导电浆料为碳纳米管浆料或石墨烯导电浆料；
[0013]所述导电炭黑为超导炭黑、科琴黑或SP；
[0014]所述水性粘结剂A为丙烯酸酯类多元共聚物，主链为
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C
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C
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主链，赋予粘结剂良好的链旋转性；羧基等官能团的引入以及更小的粒径，对磷酸铁锂材料表现出优异的分散稳定性；极性功能侧基的存在，使得粘合剂表现出优异的粘接性能；
[0015]所述水性粘结剂B为丙烯酸和丙烯晴的共聚物；
[0016]所述水性粘结剂C为丙烯酸酯，所述丙烯酸酯中长碳链为50～80％，短碳链为20～50％。
[0017]优选地，所述水性粘结剂B中还添加了增韧剂。
[0018]优选地，所述正极浆料的制备方法，包括如下步骤：
[0019]S1.将水性粘结剂A、水性粘结剂B和去离子水按照比例加入搅拌罐，设置搅拌速度为10～20转/分钟，分散速度为100～600转/分钟，搅拌10～30min；
[0020]S2.将水系导电浆料和导电剂按照比例加入搅拌罐，设置搅拌速度为30转/分钟，分散速度为2000转/分钟，搅拌120min；
[0021]S3.将正极活性材料按照比例加入搅拌罐，设置搅拌速度为10～30转/分钟，搅拌60min；固含量73～80％；
[0022]S4.加入去离子水，设置搅拌速度为10～30转/分钟，分散速度为800～1500转/分钟，搅拌30min；固含量65～72％；
[0023]S5.加入去离子水和混合液，设置搅拌速度为10～30转/分钟，分散速度为1500～2500转/分钟，搅拌120min；所述混合液包括按照重量比0.7～1∶0.7～1∶0.01～0.03的NMP、去离子水和PC，所述NMP的添加量为正极活性材料的3
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10wt％；
[0024]S6.加入去水性粘结剂C，设置搅拌速度为10
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30转/分钟，分散速度为100～500转/分钟，搅拌30min；
[0025]S7.反转脱泡；
[0026]S8.检测浆料粘度、细度和固含量，调整浆料粘度值，正极浆料配制完成。
[0027]优选地，所述正极片上涂布的正极集流体的厚度为12～18μm，单面涂布面密度为1.5～2g/100cm2，所述正极片辊压的压实密度为2.3～2.45g/cc。
[0028]较佳地，所述正极集流体的抗拉强度大于200Mpa，延伸率大于2.0％。
[0029]优选地，所述负极片的制备方法如下：
[0030]将天然石墨、中间相炭微球、导电炭黑、SBR+CMC按照重量比90.5∶5∶1∶3.5的比例与去离子水混匀制成负极浆料；将负极浆料均匀涂在9μm铜箔上，然后在110℃温度下烘干、辊压、分条裁剪制负极片。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果如下：
[0032](1)通过增韧剂提高正极浆料的稳定性；
[0033](2)将三种粘结剂混合使用，不仅可以降低粘结剂的用量，而且可以提高极片的粘结性能和正极片的柔韧性，解决了涂布时开裂掉料的问题，并提高了压实密度从而提高能量密度，极片柔韧性较好可以提高辊压、激光切、卷绕和热压的良品率和生产效率；具体而言，水性粘结剂A的作用是防止浆料沉降，水性粘结剂B的主要作用是粘接，水性粘结剂C的主要作用是改善柔韧性，次要的是粘结，粘接效果远远小于水性粘结剂B；
[0034](3)水性导电浆料和炭黑形成长短程导电网络，提高了导电性，并降低了导电剂的用量；
[0035](4)溶剂添加剂具有较高的熔点，在涂布时具有浆料保湿性，解决了浆料干燥快造成划痕漏箔的问题；极片在烘干时，溶剂添加剂因其熔点较高，残留在极片中，解决了极片开裂的问题，提高了极片的柔韧性；
[0036](5)光铝箔降低了电池内阻。
具体实施方式
[0037]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加明白清楚，结合具体实施方式，对本专利技术
做进一步描述，但是本专利技术并不限于这些实施例。需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。在本专利技术中，若非特指，所有的份、百分比均为质量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如没有特别说明，均为本领域的常规方法。
[0038]下述实施例和比较例中制得的电池按照GB/T 31484
‑
2015、GB/T 31486
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2015标准执行进行性能测试。
[0039]下述实施例和比较例中电池的能量密度的计算公式：
[0040]能量密度＝放电容量
×
平台电压/电池重量
[0041]平台电压＝3.2V
[0042]实施例1
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水系磷酸铁锂电池，包括正极片、隔膜、负极片、电解液和外壳，其特征在于，所述正极片包括正极集流体和正极浆料，所述正极浆料包括正极活性物质、导电浆料、导电炭黑、水性水性粘结剂A、水性水性粘结剂B、水性水性粘结剂C，所述正极集流体为光铝箔；所述正极活性物质、导电浆料、导电炭黑、水性水性粘结剂A、水性水性粘结剂B、水性水性粘结剂C的重量比为93～96∶0.5～1.5∶0.2～1∶1.5～3∶0.5～1∶0.5～1；所述水性导电浆料为碳纳米管浆料或石墨烯导电浆料；所述导电炭黑为超导炭黑、科琴黑或SP；所述水性粘结剂A为丙烯酸酯类多元共聚物，主链为
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C
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C
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主链，赋予粘结剂良好的链旋转性；羧基等官能团的引入以及更小的粒径，对磷酸铁锂材料表现出优异的分散稳定性；极性功能侧基的存在，使得粘合剂表现出优异的粘接性能；所述水性粘结剂B为丙烯酸和丙烯晴的共聚物；所述水性粘结剂C为丙烯酸酯，所述丙烯酸酯中长碳链为50～80％，短碳链为20～50％。2.根据权利要求1所述的一种水系磷酸铁锂电池，其特征在于，所述水性粘结剂B中还添加了增韧剂。3.根据权利要求1所述的一种水系磷酸铁锂电池，其特征在于，所述正极浆料的制备方法，包括如下步骤：S1.将水性粘结剂A、水性粘结剂B和去离子水按照比例加入搅拌罐，设置搅拌速度为10～20转/分钟，分散速度为100～600转/分钟，搅拌10～30min；S2.将水系导电浆料和导电剂按照比例加入搅拌罐，设置搅拌速度为30转/分钟，分散速度为20...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭娜娜，陈富源，李冠毅，徐小明，白科，孙玉龙，姜寿军，
申请(专利权)人：江西安驰新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：