[发明专利]一种锂离子电池水性正极浆料及其制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池浆料技术领域，具体涉及一种锂离子电池水性正极浆料及其制备方法，正极活性物质50～60份，碳纳米管分散物6～10份，导电剂1～5份，水性粘结剂1～3份，去离子水40～50份。本发明通过去离子水做为溶剂来增加碳纳米管CNT的流动性，使CNT粘度降低，并减少环境污染，再加入一定比例的聚异丁烯基丁二酰亚胺和α‑烯基磺酸盐，提高碳纳米管CNT的分散稳定性，降低浆料流动性，提高分散轴摩擦系数，避免CNT粘结在粘结剂上面，形成团聚，制得的锂离子电池水性正极浆料一致性好，稳定性高，不易沉降。

技术领域

本发明属于锂离子电池浆料技术领域，具体涉及一种锂离子电池水性正极浆料及其制备方法。

背景技术

近年来，由于环境污染和能源匮乏的压力，迫使各国努力寻找新的绿色、环保、可持续发展的能源。20世纪90年代出现的绿色高能环保锂离子电池，因其能量密度高、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。锂离子电池是一种二次充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作，即在充、放电过程中，Li⁺在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li⁺从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。

正极是锂离子电池最重要的组成部分之一，决定了电池的核心电化学性能，锂离子电池的电芯要求正极极片具有优异的导电性能。目前，电池厂家均通过在正极浆料中加入炭黑类、石墨类或碳纳米纤维类等导电剂用来提高活性物质之间以及活性物质与集流体之间的导电特性。碳纳米管(CNT)是近年新兴的导电剂，它一般直径在5纳米左右，长度达到10-20微米，它不仅能够在导电网络中充当″导线″的作用，同时它还具有双电层效应，发挥超级电容器的高倍率特性；另外，其良好的导热性能还有利于锂电池在充放电时的散热，减少电池的极化，提高电池的高低温性能，延长电池的寿命。但是CNT比表面积大，易发生团聚现象，不易在溶剂中均匀分散。

合理的正极配方及其制备工艺也是锂电池性能能否发挥的首要条件，目前根据正极配方浆料中溶剂的种类和加工工艺，正极可分油系(NMP作为溶剂)和水系(去离子水作为溶剂)，水系工艺由于不涉及到溶剂回收和环境污染的问题，而且价格便宜，匀浆受环境制约较少等优点而受到大多少锂电芯厂青睐，但是水性正极浆料中的导电剂、正极活性物质等固体物质不易均匀分散，使得水性正极浆料的一致性较差，稳定性不高，易发生沉降，从而导致电池可逆容量较小，循环性能不佳，大大影响了电池容量和循环寿命，尤其是加入碳纳米管后，碳纳米管极易发生团聚现象，很难在去离子水中分散。

因此，本领域须要开发一种使各成分均匀混合，从而取得具有优良性能的长寿命锂电池正极浆料。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种碳纳米管分散均匀，一致性好、稳定性高的水性正极浆料。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种锂离子电池水性正极浆料，正极活性物质50～60份，碳纳米管分散物6～10份，导电剂1～5份，水性粘结剂1～3份，去离子水40～50份。

优选地，所述正极活性物质选自钴酸锂、磷酸铁锂和锰酸锂中的一种。

优选地，所述碳纳米管分散物的组分包括碳纳米管、聚异丁烯基丁二酰亚胺和α-烯基磺酸盐，所述碳纳米管分散物的质量浓度为5.2％wt。

优选地，所述碳纳米管、聚异丁烯基丁二酰亚胺和α-烯基磺酸盐三者之间的含量份数比为86～98∶0.5～1.5∶0.01～0.5。

优选地，所述碳纳米管分散物通过将各原料组分和纯化水放入超声波均化器常温分散制成。

优选地，所述导电剂为石墨烯、科琴黑和Super-P的组成混合物，其中，所述石墨烯、科琴黑和Super-P的含量份数比为45～65∶15～25∶20～30。