一种磷酸铁锂正极浆料及其制备方法、正极片和电池与流程

本发明涉及锂离子电池，具体涉及一种磷酸铁锂正极浆料及其制备方法、正极片和电池。

背景技术：

1、在锂离子电池技术领域中，众所周知的是，橄榄石结构磷酸铁锂(lfp)的比容量高(理论比容量170mah·g-1，实际比容量高于130mah·g-1)，热稳定性和循环性能优异，是极具潜力和开发价值的正极材料，其大规模生产需求符合我国可持续发展的战略方针。

2、但是磷酸铁锂材料本身为绝缘体，低温性能差，电子导电率低，锂离子扩散性差，低温下导电性差，使得电池内阻新增，所受极化影响大，锂离子电池充放电受阻。若是纳米化增加其比表面积，会使其吸水性能增加，影响锂离子电池的生产效率。

3、因此，鉴于目前磷酸铁锂材料存在的上述缺陷，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于：提供一种磷酸铁锂正极浆料，通过优化浆料配方及工艺，对磷酸铁锂进行纳米化后，加入疏水材料，在正极片和lfp颗粒表面形成疏水层，既增加了lfp的比表面积，提升lfp材料的导电性又降低了含lfp材料的正极片的吸水性能，提升烘烤效果和电池的生产效率。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种磷酸铁锂正极浆料的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将n-甲基吡咯烷酮和胆固醇十二烷基碳酸盐混合得到溶液；

5、(2)将步骤(1)得到的溶液与粘结剂混合得到胶液；

6、(3)将步骤(2)得到的胶液与导电剂混合得到导电胶；

7、(4)将步骤(3)得到的导电胶与磷酸铁锂混合，即得到磷酸铁锂正极浆料。

8、根据本发明的一些实施例，步骤(1)中，所述n-甲基吡咯烷酮与所述胆固醇十二烷基碳酸盐的质量比为(93-97):(3-7)，优选为95:5。此时，能够将胆固醇十二烷基碳酸盐较好的分散在n-甲基吡咯烷酮中，使形成的溶液更加均匀。

9、根据本发明的一些实施例，步骤(2)中，所述粘结剂包括聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸酯和水性聚氨酯中的至少一种，所述溶液与所述粘结剂的质量比为(93-97):(3-7)，优选为95:5。将两者的质量比控制在该范围可以保证浆体粘度适中，如果两者质量比过大粘度太大，两者质量比过小粘度又太小，均不利于后续步骤的进行。

10、根据本发明的一些实施例，步骤(3)中，所述导电剂包括碳纳米管、导电炭黑、导电石墨、碳纤维、石墨烯中的至少一种，所述胶液与所述导电剂的质量比为(94-97):(3-6)，优选为96:4。此时，胆固醇十二烷基碳酸盐和胶体导电剂一起形成极片的交联结构和膜结构。

11、根据本发明的一些实施例，步骤(4)中，所述导电胶与所述磷酸铁锂的质量比为(1-3)：(1-3)，优选为1:1。

12、根据本发明的一些实施例，步骤(4)中，所述磷酸铁锂的粒径d50为0.6-5μm，所述磷酸铁锂的比表面积为5-15m2/g。

13、本发明的目的之二在于提供一种由上述方法制备的磷酸铁锂正极浆料。

14、本发明的目的之三在于提供一种正极片，包括正极集流体和涂覆于正极集流体表面的上述磷酸铁锂正极浆料。其中，正极集流体可以为金属箔材，优选为铝箔。

15、根据本发明的一些实施例，所述涂覆厚度为150-300μm，优选为200-250μm。

16、本发明的目的之四在于提供一种锂离子电池，包括正极片、负极片和间隔于所述正极片和所述负极片之间的隔膜，所述正极片为上述的正极片。

17、其中，负极片包括负极集流体和涂覆于所述负极集流体至少一表面的负极活性物质层，负极活性物质层采用的负极活性物质可以是包括但不限于石墨、软碳、硬碳、碳纤维、中间相碳微球、硅基材料、锡基材料、钛酸锂或其他能与锂形成合金的金属等中的一种或几种。其中，所述石墨可选自人造石墨、天然石墨以及改性石墨中的一种或几种；所述硅基材料可选自单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅合金中的一种或几种；所述锡基材料可选自单质锡、锡氧化合物、锡合金中的一种或几种。而负极集流体可为铜箔、pet铜箔或铝箔。

18、其中，隔膜可以选自本领域技术人员公知的锂离子电池中所用的各种隔膜，例如聚丙烯微孔膜、聚乙烯毡、玻璃纤维毡或超细玻璃纤维纸。

19、该锂离子电池还包括电解液，电解液可为各种常规的电解液，例如非水电解液。所述非水电解液为电解质锂盐在非水溶剂中形成的溶液，可以使用本领域技术人员已知的常规的非水电解液。比如电解质可以选自六氟磷酸锂(lipf6)、高氯酸锂(liclo4)、四氟硼酸锂(libf4)、六氟砷酸锂(liasf6)和六氟硅酸锂(lisif6)中的至少一种。非水溶剂可以选自链状酸酯和环状酸酯混合溶液，其中链状酸酯可以为碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸甲丙酯(mpc)和碳酸二丙酯(dpc)中的至少一种。环状酸酯可以为碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)和碳酸亚乙烯酯(vc)中的至少一种。

20、本发明的有益效果在于：本发明提供的一种磷酸铁锂正极浆料，通过优化浆料配方及工艺，加入疏水性材料，解决了磷酸铁锂纳米化后吸水性能增加而导致电池的性能变差的问题，因此，本发明既提升了lfp材料的导电性又提升烘烤效果和电池的生产效率与安全性能。

技术特征：

1.一种磷酸铁锂正极浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1中所述的一种磷酸铁锂正极浆料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述n-甲基吡咯烷酮与所述胆固醇十二烷基碳酸盐的质量比为(93-97):(3-7)。

3.根据权利要求1中所述的一种磷酸铁锂正极浆料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述粘结剂包括聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸酯和水性聚氨酯中的至少一种，所述溶液与所述粘结剂的质量比为(93-97):(3-7)。

4.根据权利要求1中所述的一种磷酸铁锂正极浆料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述导电剂包括碳纳米管、导电炭黑、导电石墨、碳纤维、石墨烯中的至少一种，所述胶液与所述导电剂的质量比为(94-97):(3-6)。

5.根据权利要求1中所述的一种磷酸铁锂正极浆料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述导电胶与所述磷酸铁锂的质量比为(1-3)：(1-3)。

6.根据权利要求1中所述的一种磷酸铁锂正极浆料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述磷酸铁锂的粒径d50为0.6-5μm，所述磷酸铁锂的比表面积为5-15m2/g。

7.一种磷酸铁锂正极浆料，其特征在于，由权利要求1～6任一项所述的磷酸铁锂正极浆料的制备方法制得。

8.一种正极片，其特征在于，包括正极集流体和涂覆于正极集流体表面的正极浆料，所述正极浆料为权利要求7所述的磷酸铁锂正极浆料。

9.根据权利要求8所述的一种正极片，其特征在于，所述涂覆厚度为150-300μm。

10.一种锂离子电池，包括正极片、负极片和间隔于所述正极片和所述负极片之间的隔膜，其特征在于，所述正极片为权利要求8-9任一项中所述的正极片。

技术总结
本发明公开了一种磷酸铁锂正极浆料及其制备方法、正极片和电池，该磷酸铁锂正极浆料的制备方法包括以下步骤：(1)将N‑甲基吡咯烷酮和胆固醇十二烷基碳酸盐混合得到溶液；(2)将得到的溶液与粘结剂混合得到胶液；(3)将得到的胶液与导电剂混合得到导电胶；(4)将得到的导电胶与磷酸铁锂混合，即得到磷酸铁锂正极浆料。本发明通过优化浆料配方及工艺，加入疏水性材料，解决了磷酸铁锂纳米化后吸水性能增加而导致电池的性能变差的问题，因此，本发明既提升了LFP材料的导电性又提升烘烤效果和电池的生产效率与安全性能。

技术研发人员：张辉勇,王易玮,覃关键
受保护的技术使用者：汇洋世纪新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13