一种纳米磷酸铁锂正极浆料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于锂离子电池材料领域，特别涉及一种纳米磷酸铁锂正极浆料的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 锂离子电池因其使用寿命长，工作电压高，能量密度大，安全性能好等优点被广泛 应用于可移动电器、电动汽车、航空航天等各个领域。锂离子电池正极材料是锂离子电池的 重要组成部分，目前常见的正极材料有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料等，其中橄榄石 结构的磷酸铁锂因理论克容量高、安全性能好、价格低廉及循环寿命突出等优点被认为是 最有开发和应用价值的正极材料，但是磷酸铁锂材料电子传导率和离子迀移速率较低，造 成大倍率性能差，可逆容量低等缺点。目前人们尝试掺杂改性、表面包覆改性和纳米技术三 种方法来改善磷酸铁锂性能，并取得了一定成果。
[0003] 掺杂和包覆改性都使磷酸铁锂比能量降低，而纳米技术基本不会影响比能量，当 材料颗粒细化到140nm或者更小时，材料的倍率性能得到明显的改善。但是纳米磷酸铁锂 在加工方面还存在一些问题，因其比表面积大，表面能高，颗粒间存在较大的范德华力和静 电力，在匀浆过程中如不能破坏其颗粒间的作用力，则容易出现颗粒团聚现象，从而造成浆 料分散不充分，进而严重影响了纳米磷酸铁锂性能的发挥。
[0004] 目前针对纳米磷酸铁锂材料的匀浆工艺很少，常见的匀浆工艺有：一种是先将纳 米磷酸铁锂和导电剂先混合，再逐步加入粘结剂胶液；另一种是先将导电剂和粘结剂胶液 混合，再添加纳米磷酸铁锂。两种匀浆工艺将纳米磷酸铁锂直接和高粘度的胶液混合，胶液 对颗粒的浸润性不好，容易在大颗粒外层包裹一层胶膜，不利于颗粒间分散，常常造成浆料 团聚，浆料过筛网困难，极片表面状态较差等问题，进一步引起极片电阻增大，电池各项性 能恶化。
[0005] 本发明针对纳米磷酸铁锂正极材料，在匀浆前期用粘度较低的溶剂对纳米磷酸铁 锂进行预分散处理，降低颗粒表面能，破坏颗粒间作用力，避免后期颗粒团聚。操作简便，对 匀浆设备要求较低，能根本解决纳米磷酸铁锂浆料团聚问题，有效改善极片外观，降低极片 电阻，进而改善电池性能。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种纳米磷酸铁锂正极浆料的制备方 法，在匀浆前期用粘度较低的溶剂对纳米磷酸铁锂进行预分散处理，能降低颗粒表面能，破 坏颗粒间作用力，避免颗粒团聚。能有效解决纳米磷酸铁锂正极浆料难分散的问题，操作简 单，对分散设备要求较低，由此工艺生产的纳米磷酸铁锂正极浆料，细度小、分散良好，由此 浆料制作的正极片外观良好，电阻率低，粘结性好。
[0007] 本发明采用的技术方案为：
[0008] -种纳米磷酸铁锂正极浆料的制备方法，该方法中包括先将纳米磷酸铁锂用溶剂 浸泡的方式进行预处理的步骤。优选地，所述的溶剂为氮甲基吡咯烷酮。
[0009] 具体地，该纳米磷酸铁锂正极浆料的制备方法，包括如下步骤：
[0010] 1)、原材料准备：将纳米磷酸铁锂、导电剂、粘结剂粉料分别进行干燥处理；
[0011] 2)、纳米磷酸铁锂预处理：将步骤1)获得的干燥处理后的纳米磷酸铁锂添加到溶 剂中，搅拌使充分浸润；得纳米磷酸铁锂混合液；
[0012] 3)、胶液制备：取适量溶剂，将步骤1)获得的干燥处理后的粘结剂配制成固含量 6-lOwt%的粘结剂胶液；常压搅拌2-5h ;
[0013] 4)、导电胶制备：将步骤1)获得的干燥处理后的导电剂一次性添加到步骤3)所得 的粘结剂胶液中，常压搅拌l_2h;得导电胶；
[0014] 5)、浆料制备：将步骤2)所得纳米磷酸铁锂混合液添加到步骤4)所得导电胶中， 常压搅拌2-3h，适当添加溶剂调整浆料粘度至4000± lOOOmPa. s，真空搅拌0. 5-lh，真空度 小于-0. 09MPa(更优选为：-0. IMPa)，将制备完毕的浆料通过100-200目筛网，即得。
[0015] 上述制备方法中，所述纳米磷酸铁锂材料振实密度大于0.5g/cm3, D50在 0. 4-1. 3 y m，比表面积大于10m2/g;所述导电剂为乙炔黑、导电炭黑、导电石墨、碳纳米纤 维、导电石墨烯中的一种或两种以上的混合物；所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中的 一种或两种；所述溶剂为氮甲基吡咯烷酮。
[0016] 上述制备方法中，所述的原料及其重量份数为：纳米磷酸铁锂92-96份；导电剂： 2-4份；粘结剂：2-4份。
[0017] 上述制备方法中，步骤1)中，纳米磷酸铁锂的干燥是将纳米磷酸铁锂在150°C环 境下真空烘烤8h，真空度小于-0.09MPa(更优选为：-0.IMPa);导电剂的干燥是将导电 剂在150°C环境下真空烘烤8h，真空度小于-0. 09MPa(更优选为：-0.IMPa);粘结剂的干 燥是将粘结剂在80°C环境下真空烘烤12h，真空度小于-0. 09MPa(更优选为：-0.IMPa)。
[0018] 上述制备方法中，步骤2)中溶剂的添加量为干燥处理后的纳米磷酸铁锂添加质 量的〇. 3-1倍。
[0019] 上述制备方法中，所述步骤2)的搅拌时间为l_2h。
[0020] 本发明通过优化纳米磷酸铁锂正极浆料的工艺步骤，使得制备过程中对分散设备 要求不高，使用常规的设备即可实现本发明目的，如选择普通行星式搅拌器。
[0021] 本发明还提供了一种应用上述纳米磷酸铁锂正极浆料制得的正极片。
[0022] 所述的正极片的制备方法为：将上述纳米磷酸铁锂正极浆料均匀涂在铝箔上，面 密度控制在10-20mg/cm 2;在温度80-120°C的烘箱进行干燥，干燥时间3-8min;经碾压机压 至压实密度1. 8-2. 5g/cm3,即得。
[0023] 上述正极片的制备方法中，所述错箔厚度范围12-25 ym。
[0024] 本发明所具有的有益效果：
[0025] 本发明操作简单、对匀浆设备要求不高、用时较少，所得到的浆料颗粒度小、分散 均匀，所制作的正极片表面状况良好，粘结性好，电阻率较低。
【附图说明】
[0026] 图1为实施例1的浆料触变曲线；
[0027] 图2为对比例1的浆料触变曲线。
【具体实施方式】：
[0028] 为了更好的体现本发明优点，下面结合具体实施例进一步说明和验证。
[0029] 实施例1
[0030] 一种纳米磷酸铁锂正极浆料的制备方法，包括如下步骤：
[0031] (1).称取纳米磷酸铁锂20kg，导电剂SP-Li 0.65kg，粘结剂PVDF(聚偏氟乙 稀）0. 86kg，对原材料进行干燥处理后密封待用；所述纳米磷酸铁锂材料振实密度大于 0. 5g/cm3, D50在0. 4-1. 3 ym，比表面积大于10m2/g;纳米磷酸铁锂的干燥是将纳米磷酸铁 锂在150°C环境下真空烘烤8h，真空度-0. IMPa ;导电剂的干燥是将导电剂在150°C环境下 真空烘烤8h，真空度-0. IMPa;粘结剂的干燥是将粘结剂在80°C环境下真空烘烤12h，真空 度 _0. IMPa。
[0032] (2).将步骤⑴所得