一种锂离子电池浆料用分散剂及其应用的制作方法

本发明涉及锂离子电池，更具体地，涉及一种锂离子电池浆料用分散剂及其应用。

背景技术：

1、锂离子电池具有许多优异的性能，如能量密度高、循环寿命长、开路电压高、无记忆效应、安全无污染等优点，目前被广泛应用于各种便携式移动设备中，成为商用二次电池的主流。锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解质组成，通常将制备好的浆料涂敷在铝箔上制备正极和负极材料。因此，浆料的质量直接关系到涂敷的质量，影响锂离子电池的电化学性能。目前国内主要电池生产厂家的浆料组成无明显差别，浆料制备过程中面临的主要问题如下：(1)正极浆料中活性物质磷酸铁锂和导电剂炭黑在nmp中分散不好，容易沉降；(2)浆料固含量较高时粘度大，涂布效果差，固含量较低时使用的nmp量较多，生产程博剂回收成本增加，相应的电池容量难以满足实际使用的需求；(3)粘接剂pvdf容易与炭黑或粒径小的活性物质发生聚合作用，分散不均匀，易凝胶。目前业内最常用的方法是向浆料中添加分散剂，提高浆料的分散效果和稳定性。现有的分散剂如聚乙烯吡咯烷酮、曲拉通-x、聚丙烯酸等分散剂可以一定程度提高浆料的分散性，但是对于降低浆料粘度，抑制凝胶，提高固含量等功能仍不够强大。

2、现有技术公开了一种锂离子电池正极浆料用分散剂，，以总重量为100wt％计，所述分散剂包括如下组分：5～15wt％的a组分、15～60wt％的含梳状结构的聚醚型聚氨酯、0.01～1wt％的b组分、0.001～0.1wt％的c组分，余量为有机溶剂，其中，所述a组分选自聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸胺、羟乙基纤维素和聚氧乙烯类共聚物中的一种或至少两种的组合；所述b组分选自己二胺、叔胺和乙醇胺中的一种或至少两种的组合；以及所述c组分选自聚硅氧烷、聚醚化合物、改性有机硅中的一种或至少两种的组合。但是应用该分散剂的正极浆料在58％左右的固含量时初始粘度就已经达到了9000mpa.s，显然在提高固含和分散性上还需要进一步改善。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有锂离子电池浆料用分散剂分散性能不佳，对于降低浆料粘度，抑制凝胶，提高固含量等功能仍不够强大的缺陷和不足，提供一种锂离子电池浆料用分散剂，有利于电极活性物质、导电碳等颗粒的均匀分散，增加正极浆料的固含量。

2、本发明的另一目的是提供一种锂离子电池浆料用分散剂制备锂离子电池中的应用。

3、本发明的再一目的是提供一种锂离子电池浆料。

4、本发明的再一目的是提供一种种锂离子电池用极片。

5、本发明的再一目的是提供一种锂离子电池。

6、本发明上述目的通过以下技术方案实现：

7、一种锂离子电池浆料用分散剂，以总质量100％计，包括如下组分：

8、25％-80％的r(ch2ch2o)npo3h2，r为长链烷基，n为1-50、15％-50％的有机胺、0％-50％的润滑增柔剂。

9、其中，需要说明的是：

10、本发明的分散剂同时含有带正电荷的胺基和负电荷的磷酸基团可以通过静电效应有效吸附在固体颗粒表面从而降低浆料粘度。r(ch2ch2o)npo3h2含有亲油的长链基团在浆料中形成有效的空间位阻。位阻效应和静电效应同时作用能够有效防止固体颗粒沉降，降低浆料粘度，有效减小粘度反弹，抑制凝胶。阴离子和阳离子能够有效降低固液界面的表面张力，提高润湿渗透性能，有利于电极活性物质、导电碳等颗粒的均匀分散，增加正极浆料的固含量。

11、分散剂中的磷酸基团具有静电排斥效应，可以吸附在活性物质和炭黑表面形成静电排斥层，防止颗粒之间的团聚，使浆料颗粒分散均匀，且保持导电性能不受影响。由于其所具有的小分子结构特性，使得分散剂可以均匀分布在粘结剂分子链间，使得正极浆料粘度更稳定，流动性更好，不易出现浆料凝胶现象。

12、优选地，以总质量100％计，包括如下组分：

13、25％-50％的r(ch2ch2o)npo3h2，r为长链烷基，n为1-50、25％-40％的有机胺、10％-50％的润滑增柔剂。

14、优选地，r(ch2ch2o)npo3h2，r为长链烷基，n为2-15。

15、在具体实施方式中，本发明的所述r(ch2ch2o)npo3h2包括异辛醇聚氧乙烯磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、乙烯磷酸酯中的一种或几种。

16、在具体实施方式中，本发明的有机胺包括乙醇胺、异丙醇胺、三乙醇胺中的一种或几种。

17、本发明的有机胺为多羟基多氨基物质。

18、在具体实施方式中，本发明的润滑增柔剂包括单甲基聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚(4-苯乙烯磺酸)中的一种或几种。

19、本发明还具体保护一种锂离子电池浆料用分散剂制备锂离子电池中的应用。

20、本发明的分散剂能够降低锂电池浆料中固体颗粒二次聚集的风险，改善浆料的流动性，进而提高电极活性物质的固含量和涂布可操作性，最终降低极片的电阻，提高电池的克容量，降低电池交流内阻，可显著改善锂离子电池性能，因此，可以广泛应用于制备锂离子电池。

21、且本发明的分散剂在使用过程中不需要匹配特殊的制浆工艺，在现有制浆工艺的基础上按比例加入本发明的分散剂即可达到浆料的分散降粘效果，不需额外增加工艺成本。

22、本发明还具体保护一种锂离子电池浆料，所述浆料中包含所述分散剂。

23、优选地，以质量百分比计，所述分散剂的含量为0.1～0.5％，更优选为0.1～0.2％。

24、在具体应用实施例中，本发明的锂离子电池浆料中还包含电极活性物质和导电剂。

25、本发明的锂离子电池浆料可以为正极浆料也可以为负极浆料，电极活性物质为正极活性物质或负极活性物质。

26、在具体实施方式中，本发明的正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸锰铁锂、磷酸铁锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝酸锂三元材料中的一种或几种；

27、在具体实施方式中，本发明的负极活性物质为石墨、硬碳、软碳、mcmb(中间相炭微球)、石墨烯、硅或钛酸锂，

28、在具体实施方式中，本发明的导电剂可以为炭黑或碳纳米管中的一种或二者的复配。

29、优选地，当浆料应用于正极时，所述浆料中还包含粘结剂和有机溶剂。

30、优选地，当浆料应用于正极时，所述粘结剂为聚偏氟乙烯，所述有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮，

31、当浆料应用于负极时，所述浆料中还包含粘结剂、增稠剂或水。

32、优选地，当浆料应用于负极时，所述粘结剂为sbr(丁苯橡胶)。

33、本发明还具体保护一种锂离子电池用极片，所述极片表面涂覆有所述锂离子电池浆料。

34、本发明还具体保护一种锂离子电池，包含所述锂离子电池用极片。

35、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

36、本发明的锂离子电池浆料用分散剂同时含有带正电荷的胺基和负电荷的磷酸基团，可以通过静电效应有效吸附在固体颗粒表面从而降低浆料粘度，且含有亲油的长链基团在浆料中形成有效的空间位阻，位阻效应和静电效应同时作用能够有效防止固体颗粒沉降，降低浆料粘度，有效减小粘度反弹，抑制凝胶，增加正极浆料的固含量。

37、本发明的锂离子电池浆料用分散剂应用于制备锂离子电池浆料固含可提高至75％，且24小时浆料粘度低，浆料保持不凝胶状态。