用于磷酸铁锂正极浆料的复合粘结剂、磷酸铁锂正极浆料、磷酸铁锂正极极片与锂离子电池的制作方法

本发明涉及用于磷酸铁锂正极浆料的复合粘结剂、磷酸铁锂正极浆料、磷酸铁锂正极极片与锂离子电池。

背景技术：

1、目前，使用普通粘结剂聚偏二氟乙烯(pvdf)的磷酸铁锂正极浆料在一定黏度范围内固含较低，溶剂氮甲基吡咯烷酮(nmp)用量较多，导致磷酸铁锂正极极片制备时涂布烘干过程较慢，还会造成部分导电剂及粘结剂上浮；磷酸铁锂正极极片制备过程中容易断裂；同时，磷酸铁锂正极极片柔韧性差不易碾压、面电阻较大且粘结力差，导致采用磷酸铁锂正极极片制备的电池在循环过程中，正极浆料与集流体容易脱落，影响了电池性能的发挥，甚至会存在安全隐患。目前新推出一种具有分子量小、结晶度小且规整度低优点的低黏度pvdf，含有低黏度pvdf的磷酸铁锂正极浆料在同黏度范围内，可有效提高正极浆料的固含，减少nmp使用量，减少成本，但其粘接力较小，为保证其有效的粘接力，需提高其使用量，相应的会降低磷酸铁锂的使用量，进而影响电池的能量密度。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题之一是提供一种用于磷酸铁锂正极浆料的复合粘结剂；本发明所要解决的技术问题之二是提供一种磷酸铁锂正极浆料；本发明所要解决的技术问题之三是提供一种磷酸铁锂正极极片，本发明所要解决的技术问题之四是提供一种锂离子电池。

2、本发明用于磷酸铁锂正极浆料的复合粘结剂的技术方案是这样实现的：用于磷酸铁锂正极浆料的复合粘结剂，由下列组分构成，按重量百分比计，低黏度聚偏二氟乙烯粉体55～70％，普通黏度聚偏二氟乙烯粉体30～45％。

3、本发明用于磷酸铁锂正极浆料的复合粘结剂优选的技术方案是：所述低黏度聚偏二氟乙烯粉体70％，所述普通黏度聚偏二氟乙烯粉体30％。

4、本发明用于磷酸铁锂正极浆料的复合粘结剂优选的技术方案是：所述低黏度聚偏二氟乙烯粉体60％，所述普通黏度聚偏二氟乙烯粉体40％。

5、本发明用于磷酸铁锂正极浆料的复合粘结剂优选的技术方案是：所述低黏度聚偏二氟乙烯粉体55％，所述普通黏度聚偏二氟乙烯粉体45％。

6、本发明用于磷酸铁锂正极浆料的复合粘结剂的制备方法，依次包括下列步骤：

7、(1)、称量本发明按重量百分比计的低黏度聚偏二氟乙烯粉体和普通黏度聚偏二氟乙烯粉体；

8、(2)、将步骤(1)所述低黏度聚偏二氟乙烯粉体与普通黏度聚偏二氟乙烯粉体混合。

9、本发明磷酸铁锂正极浆料的技术方案是这样实现的：磷酸铁锂正极浆料，由重量百分比为95.5％:2.5％:2％的d50为0.7～1.4μm的活性物质磷酸铁锂、导电剂导电炭黑super和按重量百分比计的由低黏度聚偏二氟乙烯粉体55～70％与普通黏度聚偏二氟乙烯粉体30～45％构成的本发明用于磷酸铁锂正极浆料的复合粘结剂均匀地分散于溶剂氮甲基吡咯烷酮中制成，所述磷酸铁锂正极浆料的固含为55～65％。

10、本发明磷酸铁锂正极浆料的制备方法，依次包括下列步骤：

11、(1)、d50为0.7～1.4μm的活性物质磷酸铁锂、导电剂导电炭黑super和本发明用于磷酸铁锂正极浆料的复合粘结剂按重量百分比为95.5％:2.5％:2％称量；根据上述三种粉体总重量计算出固含为55～65％的溶剂氮甲基吡咯烷酮重量；溶剂氮甲基吡咯烷酮重量包括胶液用溶剂氮甲基吡咯烷酮重量与过程正极浆料用溶剂氮甲基吡咯烷酮重量，胶液用溶剂氮甲基吡咯烷酮重量按本发明用于磷酸铁锂正极浆料的复合粘结剂与胶液用溶剂氮甲基吡咯烷酮重量百分比为6％:94％的比例称量；过程正极浆料用溶剂氮甲基吡咯烷酮重量按溶剂氮甲基吡咯烷酮重量与胶液用溶剂氮甲基吡咯烷酮重量之差称量；

12、(2)、将步骤(1)称量的本发明用于磷酸铁锂正极浆料的复合粘结剂与步骤(1)称量的胶液用溶剂氮甲基吡咯烷酮混合后，采用制胶机充分搅拌1.5～2.5h，得到胶液；

13、(3)、在步骤(2)所得胶液中首先加入步骤(1)称量的导电剂导电炭黑super采用制浆机混合搅拌1h；随后加入50％步骤(1)称量的活性物质磷酸铁锂搅拌15min，继续加入50％步骤(1)称量的活性物质磷酸铁锂及40％步骤(1)称量的过程正极浆料用溶剂氮甲基吡咯烷酮搅拌90min，然后再加入剩余60％步骤(1)称量的过程正极浆料用溶剂氮甲基吡咯烷酮搅拌40min得到过程正极浆料；最后测试过程正极浆料黏度；

14、(4)、根据依次降低0.5％固含计算加入到步骤(3)得到的过程正极浆料中溶剂氮甲基吡咯烷酮的重量并依次加入，从而调节步骤(3)得到的过程正极浆料的黏度和固含，获得黏度控制在6000～7000cp的磷酸铁锂正极浆料。

15、本发明磷酸铁锂正极极片的技术方案是这样实现的：本发明磷酸铁锂正极极片，采用本发明磷酸铁锂正极浆料涂布于集流体铝箔后经烘干制成。

16、本发明磷酸铁锂正极极片的制备方法，依次包括下列步骤：

17、(1)、将本发明磷酸铁锂正极浆料按照设定双面面密度37～38mg/cm2涂布在集流体铝箔两面形成极片，涂布速度为10m/min；

18、(2)、将步骤(1)所述极片依次放入五节烘箱中烘干，第一节烘箱至第五节烘箱的烘干温度与烘箱风频分别为：98±10℃、18±5hz；108±10℃、20±5hz；110±10℃、22±5hz；114±10℃、24±5hz；98±10℃、24±5hz；

19、(3)、将步骤(2)所述烘干后的极片按照设计压实密度2.1～2.4g/cm3进行碾压，得到磷酸铁锂正极极片。

20、本发明锂离子电池的技术方案是这样实现的：锂离子电池，包括正极，所述正极为本发明磷酸铁锂正极极片。

21、本发明用于磷酸铁锂正极浆料的复合粘结剂所述低黏度pvdf与普通黏度pvdf具有以下特性：1g pvdf溶于10g nmp中，低黏度pvdf的黏度为4000-8000mpa.s；普通黏度pvdf的黏度为8000-15000mpa.s。

22、本发明用于磷酸铁锂正极浆料的复合粘结剂具有降低磷酸铁锂正极浆料成本的特点；本发明磷酸铁锂正极浆料具有固含高(同黏度范围内)的特点；本发明磷酸铁锂正极极片具有粘接性好、柔韧性好、成本低廉与整体性能优的特点；本发明锂离子电池具有内阻小、倍充性能优的特点。

技术特征：

1.一种用于磷酸铁锂正极浆料的复合粘结剂，其特征在于，由下列组分构成，按重量百分比计，低黏度聚偏二氟乙烯粉体55～70％，普通黏度聚偏二氟乙烯粉体30～45％。

2.根据权利要求1所述的用于磷酸铁锂正极浆料的复合粘结剂，其特征在于，所述低黏度聚偏二氟乙烯粉体70％，所述普通黏度聚偏二氟乙烯粉体30％。

3.根据权利要求1所述的用于磷酸铁锂正极浆料的复合粘结剂，其特征在于，所述低黏度聚偏二氟乙烯粉体60％，所述普通黏度聚偏二氟乙烯粉体40％。

4.根据权利要求1所述的用于磷酸铁锂正极浆料的复合粘结剂，其特征在于，所述低黏度聚偏二氟乙烯粉体55％，所述普通黏度聚偏二氟乙烯粉体45％。

5.一种磷酸铁锂正极浆料，其特征在于，由重量百分比为95.5％:2.5％:2％的d50为0.7～1.4μm的活性物质磷酸铁锂、导电剂导电炭黑super和权利要求1所述的用于磷酸铁锂正极浆料的复合粘结剂均匀地分散于溶剂氮甲基吡咯烷酮中制成，所述磷酸铁锂正极浆料的固含为55～65％。

6.一种磷酸铁锂正极极片，其特征在于，采用权利要求5所述的磷酸铁锂正极浆料涂布于集流体铝箔后经烘干制成。

7.一种锂离子电池，包括正极，其特征在于，所述正极为权利要求6所述的磷酸铁锂正极极片。

技术总结本发明公开了用于磷酸铁锂正极浆料的复合粘结剂、磷酸铁锂正极浆料、磷酸铁锂正极极片与锂离子电池。本发明用于磷酸铁锂正极浆料的复合粘结剂由按重量百分比计的低黏度PVDF粉体55～70％与普通黏度PVDF粉体30～45％构成；本发明磷酸铁锂正极浆料含有本发明用于磷酸铁锂正极浆料的复合粘结剂；本发明磷酸铁锂正极极片采用本发明磷酸铁锂正极浆料涂布于铝箔后经烘干制成；本发明锂离子电池正极为本发明磷酸铁锂正极极片。本发明用于磷酸铁锂正极浆料的复合粘结剂有降低正极浆料成本特点；本发明磷酸铁锂正极浆料有固含高(同黏度范围内)特点；本发明磷酸铁锂正极极片有整体性能优特点；本发明锂电池有内阻小、倍充性能优特点。技术研发人员：李秋凤,张绍丽,秦杏,程超,尹亮受保护的技术使用者：天津力神新能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23