【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新能源电池领域，具体涉及一种锂离子电池安全底涂浆料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、近年来，由于锂电池续航能力强，循环次数高等的综合优势而备受青睐。但是，因为备受关注，锂电池的一些负面消息也被放大。新闻多次报道锂电池安全事故，锂电池安全问题成为新能源行业最为关注的问题之一和亟待解决的关键点。
2、由于过放、过冲、外短路、挤压、跌落等操作不当的行为导致的安全隐患，目前通常通过增强电芯自身安全可靠性来提升锂电池安全性能，降低事故危害。目前电芯层级研究较多的有耐燃电解液、耐燃隔离膜、以及在电极和集流体之间增加安全涂层等。
3、2023年6月6日公开的公开号为cn 116230950 a的专利公开了一种底涂浆料、正极片、电芯及其制备方法，该底涂浆料包括导电胶和功能材料，其中，功能材料为磷酸铁锂材料、陶瓷材料中的至少一种；导电胶包括如下质量百分数的原料组成：环氧树脂预聚体:2-8％、固化剂:1-5％、导电填料:3-10％、溶剂:80-90％；通过在集流体表面底涂导电胶和功能材料的混合物，有效降低了安全电芯的内阻，提高了安全电芯正极克容量，增强安全电芯的导电性，改善了现有安全电芯的内阻、低温放电与高温循环性能。但是，使用中不能满足使用要求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池安全底涂浆料及其制备方法，利用石墨烯改性后的磷酸铁锂取代部分导电碳，然后与氢氧化钙、粘结剂、去离子水混合制得安全底涂浆料，涂敷烘干后即得到一种安全涂层，通过增加
2、本专利技术还有一个目的在于提供一种锂离子电池安全底涂浆料的应用，用于锂离子电池。
3、本专利技术具体技术方案如下：
4、一种锂离子电池安全底涂浆料，包括以下质量份原料：
5、导电碳10-30份、石墨烯改性的磷酸铁锂3-15份、氢氧化钙3-15份、粘结剂40-90份；
6、所述导电碳是导电炭黑、科琴黑、乙炔黑、大颗粒石墨粉、小颗粒石墨粉中的至少一种；
7、粘结剂是丁苯橡胶、聚偏氟乙烯、聚丙烯酸酯、丙烯酸乳液、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。
8、所述石墨烯改性的磷酸铁锂的制备方法为：
9、1)制备石墨烯改性的磷酸铁前驱体；
10、2)将石墨烯改性的磷酸铁前驱体与碳酸锂和碳源湿法混料，研磨，经喷雾干燥、烧结、粉碎筛分、除磁。
11、步骤1)中所述制备石墨烯改性的磷酸铁前驱体的方法为：将石墨烯超声分散后，加入磷酸铁，加热搅拌，得到石墨烯改性的磷酸铁前驱体；
12、步骤1)中所述石墨烯质量为磷酸铁质量的2-15％；
13、步骤1)中所述超声，超声时间0.5-5h；超声强度70％-100％；
14、步骤1)中所述加热搅拌，在60-120℃条件下加热搅拌，搅拌速率500-1000rmp，搅拌时间0.5-4h；
15、步骤1)中所述石墨烯层数3-8层，为市售石墨烯溶液，固含量3-5％；
16、步骤2)中，所述石墨烯改性的磷酸铁前驱体、碳酸锂和碳源的质量比为70-90：10-30：1-5；
17、步骤2)中，磷酸铁锂制备方法为高温固相法；
18、步骤2)中，所述碳源选自葡萄糖、蔗糖、聚乙二醇中的一种或多种；
19、步骤2)中所述湿法混料，是指400-1600rpm/min搅拌条件下预混30-120min；
20、其中湿法混料主要是将石墨烯改性的磷酸铁前驱体、碳酸锂、碳源主要原材料进行预混，保证浆料在进入砂磨机进行研磨前，物料达到一定的混合均匀性，确保研磨的均一性、物料分散的均一性。
21、烧结前原始物料的颗粒大小直接影响磷酸铁锂材料的性能，因此混料后需要纳米砂磨机对磷酸铁、碳酸锂进行研磨，最终粒度控制达到0.1-0.5μm，亚微米级。
22、因为采用湿法混料研磨工艺，在进入烧结炉时，需进行喷雾干燥，进口温度260±20℃，出口温度80-150℃。
23、步骤2)中所述烧结，温度650-750℃，烧结24h。
24、烧结过程是磷酸铁锂生产最重要的过程，烧结过程中，磷酸铁中的三价fe被还原成二价，碳酸锂分解后产生的li离子嵌入定型的磷酸铁晶格中的空位，形成磷酸铁锂晶体。经窑炉烧结后的铁锂材料，呈现松散团聚装，需经过气流粉碎机破碎筛分后，才可进行使用。
25、所述粉碎筛分，具体为：制备所得磷酸铁锂指标要求粒度d10≥0.35μm，d50规格0.67～1.0μm，d90≤3.00μm，比表面积11.0-14.5m2/g，ph 8.00～10.00，碳含量1.25～1.60％，li含量4.10～4.60％，fe含量33.50～35.50％，p含量19.00～20.00％，首次放电克容量≥158mah/g，首次效率≥98.30％。
26、本专利技术利用石墨烯改性后的磷酸铁锂取代部分导电炭黑，然后与氢氧化钙、粘结剂、去离子水混合制得安全底涂浆料，涂敷烘干后即得到一种安全涂层。加入的氢氧化钙可以中和，还可以和粘结剂发生反应交联；该安全底涂浆料中石墨烯改性后的磷酸铁锂、导电炭黑及粘结剂匹配合适配比，以达到高覆盖度和高粘附性。使用部分石墨烯改性后的磷酸铁锂取代安全底涂浆料中导电炭黑，尽量减少增加安全底涂重量，加入合适比例的石墨烯改性磷酸铁锂，通过磷酸铁锂材料三维空间网状橄榄石结构，形成了一维的li+传输通道，限制了li+的扩散，同时，八面体feo6共顶相连，使其电子电导率较低，增加安全底涂的内阻，增大短路时短路内阻，减小短路电流，降低电池的发热量，提高电池的安全性能。本专利技术使用的磷酸铁锂经石墨烯改性后，相对于其他碳材料，二维片层结构的石墨烯可以比较容易实现对电极材料的包覆，形成性能良好的导电层；同时石墨烯片层上含有大量的羟基和羧基等官能团，可以更好的与丙烯酸粘结剂作用，保证底涂的覆盖度，继而得到一个高覆盖度的安全涂层。
27、本专利技术提供的一种锂离子电池安全底涂浆料的制备方法，具体为：
28、按照质量份，将导电碳10-30份、石墨烯改性的磷酸铁锂3-15份、氢氧化钙3-15份和粘结剂40-90份加入到去离子水中，搅拌均匀，即得锂离子电池安全底涂浆料。
29、去离子水的使用量为控制锂离子电池安全底涂浆料固含量在10-30％。
30、优选的，所述锂离子电池安全底涂浆料的制备方法，包括以下步骤：
31、s1、按照质量份，先将导电碳10-30份、石墨烯改性的磷酸铁锂3-15份、氢氧化钙3-15份混合，干混，搅拌；
32、s2、再加入去离子水进行预分散；
33、s3、再加入配方量粘结剂40-90份，进行分散；
34、s4、再加入水，进行分散；
35、s5、脱泡，将浆料调节至适当粘度。...
【技术保护点】
1.一种锂离子电池安全底涂浆料，其特征在于，所述锂离子电池安全底涂浆料包括以下质量份原料：
2.根据权利要求1所述的锂离子电池安全底涂浆料，其特征在于，所述石墨烯改性的磷酸铁锂的制备方法为：
3.根据权利要求2所述的锂离子电池安全底涂浆料，其特征在于，步骤1)中所述制备石墨烯改性的磷酸铁前驱体的方法为：将石墨烯超声分散后，加入磷酸铁，加热搅拌，得到石墨烯改性的磷酸铁前驱体。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池安全底涂浆料，其特征在于，步骤1)中所述石墨烯质量为磷酸铁质量的2-15％。
5.根据权利要求3或4所述的锂离子电池安全底涂浆料，其特征在于，步骤1)中所述加热搅拌，在60-120℃条件下加热搅拌，搅拌速率500-1000rmp，搅拌时间0.5-4h。
6.根据权利要求2所述的锂离子电池安全底涂浆料，其特征在于，步骤2)中，所述碳源选自葡萄糖、蔗糖、聚乙二醇中的一种或多种。
7.一种权利要求1-6任一项所述锂离子电池安全底涂浆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：按照质量份，将导电碳10-30份、石墨
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，去离子水的使用量为控制锂离子电池安全底涂浆料固含量控制在10-30％。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
10.一种权利要求1-6任一项所述锂离子电池安全底涂浆料的应用，其特征在于，用于制备锂离子电池。
...【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池安全底涂浆料，其特征在于，所述锂离子电池安全底涂浆料包括以下质量份原料：
2.根据权利要求1所述的锂离子电池安全底涂浆料，其特征在于，所述石墨烯改性的磷酸铁锂的制备方法为：
3.根据权利要求2所述的锂离子电池安全底涂浆料，其特征在于，步骤1)中所述制备石墨烯改性的磷酸铁前驱体的方法为：将石墨烯超声分散后，加入磷酸铁，加热搅拌，得到石墨烯改性的磷酸铁前驱体。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池安全底涂浆料，其特征在于，步骤1)中所述石墨烯质量为磷酸铁质量的2-15％。
5.根据权利要求3或4所述的锂离子电池安全底涂浆料，其特征在于，步骤1)中所述加热搅拌，在60-120℃条件下加热搅拌，搅拌速率500-1000rmp，搅拌时间0.5-4h。
【专利技术属性】
技术研发人员：冯艳，晏子聪，蔡小平，张黎，谢嘉欣，徐晴枫，王小颖，
申请(专利权)人：芜湖天弋能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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