[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

本发明适用于燃料电池领域，提供了一种锂离子电池水性正极浆料及其制备方法，所述锂离子电池水性正极浆料包括质量比为100：(47～60)的混合溶质和混合溶剂；混合溶质包括：91％～97％正极活性材料、1％～3.5％导电剂、1.5％～5％水性粘结剂、0.1％～1％表面活性剂；混合溶剂包括：92％～96％去离子水、4％～8％有机溶剂。本发明在合适的配料方式下加入表面活性剂来分散浆料，降低浆料表面张力，改善各物料的相容性和亲和性，能够有效解决锂电池浆料流动性差、易呈果冻状，以及经浆料涂布后的电池极片易卷边、干裂、断带等问题，极大提高了极片良品率，表面活性剂占比低，成本低廉，且绿色环保。

技术领域

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

背景技术

锂离子电池因为其能量密度高、可重复利用且无污染，符合可持续发展理念，发展前景十分乐观。粘结剂是电池的重要组成部分，虽然在电池配比中只占一小部分，约2％～5％，但其对浆料的稳定性、粘结性以及电池的性能具有很大的影响。对于锂离子电池正极浆料，最常用的粘结剂就是偏聚四氟乙烯(PVDF)，但是PVDF价格昂贵，且其配料必须使用有毒溶剂NMP，不仅回收成本高，而且会对环境和人员身体健康造成损害。因此人们急需一种绿色的、成本低的、对人体无危害的正极水性粘结剂配料方式。

虽然水性粘结剂具有很多优点，在石墨负极上也得到了很好的应用，但是在正极上存在很多前工序制程上的问题，如浆料流动性差、容易呈果冻状、单面涂布干燥困难且容易卷边和产生龟裂纹、易断带等问题，这些问题严重阻碍了水性粘结剂在正极上的大规模商业化进程。许多研究人员都致力于解决水性正极极片问题，如专利申请CN115472765A提出了一种添加NMP+PC混合溶剂的方式提高浆料流动性、并在涂布烘烤阶段添加了加湿装置来防止涂布干裂并增加极片柔韧性的方法。但这种方法的缺点是容易导致浆料固含量偏低，加湿装置的添加和固含量的降低会增加烘烤时间和难度，在一定程度上增加了制造成本。专利申请CN115692620A提出了一种分段式干燥法对浆料进行干燥防止涂布开裂和断带问题，但该方法涂布面密度低，只有120g/m²～140g/m²，由于采用分段式干燥，使得烘烤效率也有所降低。

发明内容

本发明实施例提供一种锂离子电池水性正极浆料及其制备方法，旨在解决锂离子电池正极浆料容易出现浆料流动性差、呈果冻状的现象，导致经其单面涂布过的电极极片烘烤中容易卷边、产生龟裂纹和易断带的问题。

为了达到上述目的，本发明实施例提供一种锂离子电池水性正极浆料及其制备方法，采用如下方案：

一方面，本发明提供了一种锂离子电池水性正极浆料，所述锂离子电池水性正极浆料包括质量比为100：(47～60)的混合溶质和混合溶剂；

以所述混合溶质的质量为100％计，所述混合溶质包括：91％～97％(根据实际使用需要，可以为91％，或者为95％，或者为96％，或者为97％等等)正极活性材料、1％～3.5％(根据实际使用需要，可以为1％，或者为1.5％，或者为2％，或者为3.5％等等)导电剂、1.5％～5％(根据实际使用需要，可以为1.5％，或者为2.5％，或者为4％，或者为5％等等)水性粘结剂、0.1％～1％(根据实际使用需要，可以为0.1％，或者为0.5％，或者为0.8％，或者为1％等等)表面活性剂；

以所述混合溶剂的质量为100％计，所述混合溶剂包括：92％～96％(根据实际使用需要，可以为92％，或者为93％，或者为95％，或者为96％等等)去离子水和4％～8％(根据实际使用需要，可以为4％，或者为5％，或者为6％，或者为8％等等)的有机溶剂；

所述百分比为质量百分比。

作为优选的实施方式，所述正极活性材料为磷酸铁锂或磷酸锰铁锂。

作为优选的实施方式，所述导电剂为SP、乙炔黑、导电石墨、碳纳米管导电浆料中的一种或至少两种的混合物。