一种锂离子电池用的水性pvdf浆料及其制备、使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种锂离子电池用的浆料，具体的说，是一种锂离子电池用的水性 PVDF浆料，属于锂电池技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前所有的锂离子电池正极都是用NMP有机溶剂溶解PVDF或PVDF+HFP混合物， 然后再加导电剂。有机溶剂PVDF易挥发和燃烧，而且有很浓的气味，对员工身体健康有害。 同时NMP需要很贵的设备回收，并且消耗大量的电能，不利用节约能源和降低成本。本发明 用水性溶剂取代有机溶剂NMP，一方面降低温度和能耗，另一方面改善员工操作环境，特别 对锂电池的环评带来很大程度的提高和改善。
[0003] 中国专利CN201210273419. 5提供一种用于制备（含锂离子的）电化学电池用电 极的浆料，所述浆料包含在水性溶液中的聚丙烯酸（PAA)、羧甲基纤维素（CMC)、丁苯橡胶 (SBR)和聚偏二氟乙烯（PVDF)中的至少三者的组合，以及可电化学活化的化合物。但是该 技术方案中用PAA、CMC和水来分散PVDF是很难的，不能分散到很均匀的程度，易于团聚和 分层，也很难分散正极活性物质如钴酸锂、磷酸铁锂和三元等材料。并且应用CMC和PAA等 水性胶，如果正极是目前高电压的钴酸锂，特别电池电压是4. 35V、4. 4V或更高4. 5V，那么 阴极对锂电位在充饱电高达4. 7V，很容易氧化分解CMC等水性胶，会恶化电池的性能，特别 是循环和高温储存，所以目前对CMC和SBR体系只能用在负极体系。
[0004] 中国专利CN201410445356. 6提供一种陶瓷和凝胶聚合物多层复合的锂电池隔 膜及其制备方法，其技术要点是，以去离子水作为溶剂，把水溶性胶黏剂、表面活性剂、分 散剂、增稠剂在常温加入去离子水中搅拌溶解，配成溶液；再加入聚合物粉末粒子，搅拌均 匀，配成水性浆料；衆料中含0. 1 %~2%的水溶性高分子增稠剂，0. 01 %~2%的水性分散 剂，0. 01 %~1 %的表面活性剂，0. 1 %~5%的水性胶黏剂，5%~25%的聚合物粉末粒子， 67%~83%的去离子水，上述都为质量分数；聚合物粉末粒子的重均分子量为12-16万，粒 径为100-300nm ;该技术方案主要用量分散陶瓷粉，需要涂布到隔膜上，仍然使用CMC等水 性溶剂，在高电压的正极使用中对电池的高温和循环寿命有负面影响，而后者不含CMC等 水性胶，因而对电池，特别是高电压的高能量密度电池没有负面影响。
【发明内容】
[0005] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种分散效果好，环境污染小的锂离子电池 用的水性PVDF浆料，为制备该水性PVDF浆料，本发明还有一个技术方案是提供该水性PVDF 浆料的制备方法。
[0006] 为此，本发明提供的的前一个技术方案是这样的：
[0007] -种锂离子电池用的水性PVDF浆料，按总质量100 %计算，各个组分的质量百分 比为，PVDF粉料0. 05% -20%、分散剂0. 1% -10%、润湿剂0. 2% -5%，余量为水。
[0008] 上述的锂离子电池用的水性PVDF浆料，所述锂离子电池用的水性PVDF浆料固含 量为 0. 05-20%。
[0009] 进一步，上述的锂离子电池用的水性PVDF浆料，所述润湿剂为乙二醇双（丙腈） 醚。
[0010] 进一步，上述的锂离子电池用的水性PVDF浆料，所述分散剂为真菌疏水蛋白或二 醇类或硅基表面活性剂的其中之一或者任意组合。
[0011] 进一步，上述的锂离子电池用的水性PVDF浆料，所述分散剂按总质量100%计算， 由10% -50%真菌疏水蛋白、8% -40%二醇类、5% -30%硅基表面活性剂组成。
[0012] 进一步，上述的锂离子电池用的水性PVDF浆料，所述的二醇类为烯二醇。
[0013] 进一步，上述的锂离子电池用的水性PVDF浆料，所述的二醇类为炔二醇。
[0014] 进一步，上述的锂离子电池用的水性PVDF浆料，所述的氟代硅基表面活性剂的结 构式如下：
[0015]
[0016] R为烷基。
[0017] 本发明的后一技术方案是提供所述的锂离子电池用的水性PVDF浆料的制备方 法，依次包括下述步骤：
[0018] 1)按照权利要1所述在质量比称取各个组分；
[0019] 2)将步骤1)称取的分散剂加入至水中，搅拌10分钟，得到混合液A ;
[0020] 3)向混合液A中加入步骤1)称取的PVDF粉料搅拌10分钟，得到混合液B ;
[0021] 4)向混合液B中加入步骤1)称取的润湿剂，搅拌30min即可得。
[0022] 本发明的最后一个技术方案，是提供该锂离子电池用的水性PVDF浆料的使用方 法，该方法依次包括下述步骤：
[0023] 1)在权利要求1所述的水性PVDF浆料中加入1% -5 %导电剂，在常温下以搅拌；
[0024] 2)向步骤1)中加入活性物质使其固含量在90-96%，搅拌120min ;加入0. 05%乙 二醇消泡剂，即可涂布到铝箱上，然后烘干，制作电芯。
[0025] 与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下技术优点：
[0026] 1、本发明应用活性分散剂和润湿剂，特别活性分散剂中含有疏水和亲水的双性基 团，在PVDF颗粒表面形成亲水基团，便于把PVDF很好的分散或溶解到水溶剂中。
[0027] 2、本发明不用CMC和SBR水性胶，用一些低沸点的表面活性剂，在正极涂布中因高 温烘烤下挥发，不残留在正极中。同时，本发明中加入的分散剂和润湿剂对正极中的导电剂 如碳纳米管和石墨烯具有非常好的分散效果，对正极的活性物质如钴酸锂、磷酸铁锂、三元 等无机颗粒粉体也有很好的分散作用，便于涂布成均匀的、稳定的正极极片，对电池的循环 寿命和倍率性能有很大的提高。
【附图说明】
[0028] 图1是本发明提供的水性PVDF浆料制备的电池循环曲线图；
[0029] 图2是本发明提供的水性PVDF浆料制备的电池不同倍率放电性能。
【具体实施方式】
[0030] 下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不构成对本发明的任何限制，任 何人在本发明的权利要求范围内所做的有限次的修改仍在本发明的权利要求范围内。
[0031] 实施例1
[0032] 本发明提供的另一种锂离子电池用的水性PVDF浆料，其固含量