[发明专利]利用水溶性胶黏剂海藻酸钠制备水性钴酸锂电极片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性钴酸锂电极片的制备方法，特别是一种利用水溶性胶黏剂海藻酸钠制备水性钴酸锂电极片的方法。

背景技术

随着电子设备发展越来越快，向高性能、轻薄化的方向发展，对锂离子电池的能量密度也提出了越来越高的要求，因此高电压的锂离子电池正在被广泛的研究。而长期以来LiCoO₂是非常受关注的锂离子正极材料，因为它具有高容量，循环稳定性好且容易制备，与其他材料相比，LiCoO₂也具有较大的振实密度。LiCoO₂性能的提升也一直在被研究中，从理论上讲，通过提高LiCoO₂的充电电位可以进一步提高其容量与能量密度。LiCoO₂的正常的Li / Li⁺的电位为4.25V，提高电位到4.5V时，电池的循环性能以及倍率性能衰减严重。因此，制备性能良好且低成本的高电压的LiCoO₂电极片是极其重要的研究方向。

最近，粘合剂成为了进一步提高电池能量密度和降低电池成本的关键材料。虽然粘合剂属于电极中的电化学惰性组分，然而它们的化学和物理性质对电池性能有很大的影响，并在整个电极和界面反应性中起关键作用。传统用于锂离子电池正负极的粘合剂是聚偏氟乙二烯（PVDF），其溶剂为N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP），其具有良好的粘合强度和良好的电化学稳定性，但同时也有价格昂贵、易吸水凝胶化、有毒以及增加电阻的缺点。可以吸收大量的液体电解质，导致电解液易渗透在复合电极的内部，虽然这样有助于锂离子的转运，但是也增加了不必要的副反应，浸泡的电解质使电极材料膨胀，导致颗粒间接触损耗以及增加电极电阻。且NMP不仅价格昂贵且有毒会造成环境污染与安全问题，NMP易吸水，且吸水会凝胶化，不能使浆料均匀涂敷在集电器上，不利于电极性能的发挥。海藻酸钠是一种水溶性的胶粘剂，是从褐藻中提取的一种天然多糖，其以水为溶剂，安全无污染，价格低廉易制备，且其具有高于PVDF的粘结性能，在他的每个聚合物单元中都含有羧酸基团，能够在粘合剂和电极材料之间产生大量的氢键，提高电极材料的稳定性，极有可能代替PVDF-NMP应用于锂离子电池中。

将水溶性海藻酸钠粘结剂用于高电压高能量的水性LiCoO₂电极片的制备，电极在高电压下比PVDF做粘结剂有更好的电化学性能，但是，电池的倍率性能依旧较低，而其中一个关键挑战是确定开发高质量负载电极的最佳策略，不影响电池的循环能力与倍率性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的高电压正极材料的不足，提供一种利用水溶性胶黏剂海藻酸钠制备水性钴酸锂电极片的方法，在生产工艺上降低了极片制作成本与环境要求，且安全无污染有助于实现大批量生产，电池在高电压下（4.5V）的电化学性能也有很明显的改善，具有高的倍率性能以及良好的循环稳定性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用水溶性胶黏剂海藻酸钠制备水性钴酸锂电极片的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：

A．原料组成及重量百分含量：

钴酸锂 88% ~ 91%，

粘结剂海藻酸钠 1% ~ 4%，

导电炭黑 8% ~9%；

B.按照上述配方配制混合浆料，其中该浆料所使用的溶剂为去离子水，配制得到的胶粘剂溶液的浓度范围为2%左右，并研磨与搅拌使均匀混合；

C．将上述制得的浆料均匀涂布于铝箔上，成膜厚度为50μm~150μm之间，然后进行干燥、滚压切片，即制得水性钴酸锂电极片。