[发明专利]一种磷酸铁锂正极浆料制备工艺的改进方法及制备工艺

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，公开了一种磷酸铁锂正极浆料制备工艺的改进方法及制备工艺。该改进方法包括以下步骤：通过多组实验将正极浆料是否正常与其流动曲线、触变曲线和振荡曲线对应起来，确定三种曲线允许的波动范围；然后在某种工艺条件下制备正极浆料，测量其三种曲线，判断是否在允许的波动范围内，从而判断该浆料制备工艺是否需要调整。本发明的改进方法能有效完善工艺条件，不仅能避免正极浆料出现常见问题，还能适应不同性能要求的电芯；经本发明的改进方法改进后的制备工艺能有效防止正极活性物质磷酸铁锂团聚，使其分散更加均匀，并能缩短搅拌时间，提高制得的正极浆料的固含量和粘度。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种磷酸铁锂正极浆料制备工艺的改进方法及制备工艺。

背景技术

锂离子电池电极的制备过程包括匀浆、涂布、辊压、裁片以及焊极耳等工序，其中匀浆工艺在整个电池制造环节中占据着重要的位置，据日本相关方面统计，其对电池性能的影响占比约在35％以上。不管是负极匀浆还是正极匀浆，当前的技术路线主要分为两种：干混和湿混。干混是指将所需的固体粉体颗粒先加入搅拌罐中混合，之后再不断加入液体成分，其特点为高固含量搅拌，搅拌速率快，分散效果好，匀浆时间短，但对设备要求高，工艺需要不断完善，且干粉混合易污染环境；因而湿混仍为目前的主流工艺，其过程是先打胶制成胶液，然后按照所需加入主粉和导电剂颗粒，搅拌分散效果取决于过程时间以及相关的工艺条件，其操作简单，对设备要求不高，但浆料的固含量较低，成本较高，耗时很长，效率通常较低。

磷酸铁锂由于其优异的循环性能和较高的安全性而成为我国目前电动汽车锂离子电池的主要正极活性物质，但这种正极材料存在电子导电率和离子扩散速率低的缺点，常用的改进方法包括纳米化、表面包覆和离子掺杂等。然而，改进后的纳米磷酸铁锂颗粒粒度小、比表面积大，在匀浆过程中容易团聚，同时也存在吸水致使凝胶等问题，导致后续涂布过程出现异常，影响电池的良品率和性能。例如，申请号为CN201810099450.9的中国专利文献公开了一种锂离子电池正极浆料的制备方法、锂离子电池正极片及锂离子电池，该制备方法包括以下步骤：(1)将溶剂和粘结剂加入到制胶罐中混合均匀，制得胶液，将胶液送入储存罐A中储存；(2)将所述胶液、导电剂与活性物质加入到搅拌罐中，混合均匀，制得待处理浆料，将待处理浆料送入储存罐B中储存；(3)将所述待处理浆料送入高速分散系统中进行处理，得到锂电池正极浆料。所述活性物质包括钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍酸锂和镍钴锰酸锂中的至少一种。该制备方法工艺简单、易操作，但用于制备磷酸铁锂正极浆料时会存在以下问题：(1)磷酸铁锂在匀浆过程中容易团聚，分散不均匀，会影响后续涂布过程以及锂离子电池的性能；(2)为了使磷酸铁锂分散，就需要增加搅拌时间和搅拌功率、增大溶剂用量，这将导致制备过程耗时延长、耗能增加，以及制得的正极浆料固含量和粘度降低，稳定性下降，影响锂离子电池的性能；(3)不同性能要求的锂离子电池对正极浆料配方(包括各原料的形貌、颗粒大小和含量等)有不同要求，制备正极浆料的工艺参数也需要相应调整，而该制备方法无法适应不同的配方。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种磷酸铁锂正极浆料制备工艺的改进方法及制备工艺。本发明的改进方法能有效完善工艺条件，不仅能避免正极浆料出现常见问题，还能适应不同性能要求的电芯；经本发明的改进方法改进后的制备工艺能有效防止正极活性物质磷酸铁锂团聚，使其分散更加均匀，并能缩短搅拌时间，提高制得的正极浆料的固含量和粘度。

本发明的具体技术方案为：

一种磷酸铁锂正极浆料制备工艺的改进方法，包括以下步骤：

(1)在多种工艺条件下制备磷酸铁锂正极浆料，测量制得的正极浆料的流动曲线、触变曲线和振荡曲线；

(2)判断步骤(1)中制得的磷酸铁锂正极浆料是否正常，将正极浆料是否正常与步骤(1)中测得的流动曲线、触变曲线和振荡曲线对应起来，建立数据库，确定三种曲线允许的波动范围；