[发明专利]正极水系浆料的制备方法、锂电池正极极片及锂电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂电池正极浆料的制备方法、锂电池正极极片及锂电池。

背景技术

锂离子电池作为当今主流电子产品的储能设备，广泛应用于便携式电子产品，电动工具及电动汽车等产品上。随着国内外电动汽车市场的不断扩大，锂离子电池的需求量也不断增长。锂离子电池以绿色高能环保著称，由于其具有能量密度高、循环寿命长、工作电压高等优点，使其成为最受瞩目的动力电源之一。

传统的锂离子电池正极极片一般采用含氟聚合物，如聚偏氟乙烯(PVDF)做为正极材料的粘结剂，PVDF粘结剂在使用过程中需要大量的有机溶剂，如N-甲基吡硌烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)等将其溶解，再进行合浆工艺。由于有机溶剂容易造成环境污染，因此在涂布干燥过程中需要增加成本来回收有机溶剂；另一方面，NMP等有机溶剂均属于高沸点溶剂，涂布时想要完全烘干，需要较长的烘箱长度以及较高的烘箱温度，涂布时能耗极大，其涂布产能严重限制了企业的生产效率，已经成为制约产能的瓶颈工序。

近年来，为了解决使用含氟聚合物溶剂型粘结剂制作正极片时所产生的上述缺陷，各大锂电池生产厂商都在努力开发新的绿色、环保、无污染的水性正极体系，然而由于高镍正极材料本身显示较强的碱性，易吸附水分子并和水反应，采用水性体系会严重腐蚀铝箔，导致极片内部孔径大，柔韧性差，容量降低，循环性能变差，不能满足锂离子电池极片的生产要求，严重限制了正极水系体系的实际应用。

为了改善正极水性体系的电性能，公开号为CN105940530A的中国发明专利申请公开的一种锂离子二次电池的正极浆料的制备方法，采用酸中和的方式来调节浆料的pH值以抑制正极浆料中的正极活性物质与水反应，该方法先将水性增稠剂(CMC)、水性粘结剂、pH调整剂(酸性水溶液)预先进行混炼，混炼后加入强碱性的正极活性物质。该方法在前期混炼酸性水溶液时会极大地破坏CMC的分子结构，导致其降解分子量变低，降低了CMC的防沉降效果，同时酸性条件下，水性粘结剂也同样存在不稳定因素，粒径大，胶粒易沉淀析出，整体正极水性浆料存储稳定性差，涂布良率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池正极水系浆料的制备方法，尤其是针对含有高pH值的正极活性物质的正极水系浆料。

本发明的目的还在于提供一种锂电池正极极片及锂电池。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

正极水系浆料的制备方法，所述正极水系浆料由正极活性物质、导电剂、增稠剂、粘结剂和酸性水溶液混合而成，步骤如下：

将酸性水溶液与正极活性物质混合搅拌，对正极活性物质进行改性，使混合后体系的pH值为7～8；

加入其它组分进行合浆。

更具体的，所述酸性水溶液为弱酸性水溶液。

更具体的，所述酸性水溶液的浓度为1％～5％。

更具体的，所述酸性水溶液中的酸为磷酸、草酸、乙酸、碳酸、丙二酸、琥珀酸、己二酸、邻苯二甲酸、水杨酸、柠檬酸、甲苯磺酸、酒石酸中的一种。

更具体的，所述酸性水溶液中的酸为磷酸或草酸或乙酸或碳酸。

更具体的，对正极活性物质改性时，将正极活性物质和酸性水溶液加入容器中，在低温下进行搅拌，在搅拌过程中不断加入酸性水溶液，直至体系的pH值为7～8。

更具体的，正极活性物质和酸性水溶液混合搅拌的温度为5～10℃。

更具体的，将正极活性物质与酸性水溶液混合好后合浆时，先加入导电剂浆料和增稠剂，调节浆料呈面团状，再加入去离子水将浆料稀释至粘度为4000～6000mPa.s，再加入粘结剂继续搅拌，最后抽真空脱除气泡，筛网过滤后得到正极水性浆料。

更具体的，所述正极活性物质的pH值为11.5～12.5。

更具体的，述正极活性物质为含镍锂复合化合物。

更具体的，所述正极活性物质为Ni-Mn-Co系或Ni-Mn-Al系或Ni-Co-Al系复合化合物。

锂电池正极极片，包括集流体和形成于集流体表面上的正极活性物质层，所述正极活性物质层由前述正极水系浆料涂布在集流体表面形成。

更具体的，正极水系浆料的涂布速度为25～35m/s。

更具体的，涂布后以5段烘箱进行干燥，每段烘箱的温度分别为60℃、70℃、90℃、120℃、120℃。

锂电池，由正极极片、负极极片和隔膜卷绕而成，所述正极极片为前述锂电池正极极片。