CN106684381A - 水性正极浆料及其制备方法 - Google Patents

水性正极浆料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水性正极浆料，按质量份数计，包括如下组分：纳米磷酸铁锂85～95份、水性粘合剂3～45份、复合导电剂1～6份、分散剂0.1～1份、塑化剂0.5～5份、去离子水55～85份，复合导电剂包括固定组分和添加组分，固定组分与添加组分的质量比为1：(0.3～4.5)。本发明的水性正极浆料体系中采用去离子水作为溶剂，再配以本发明特定含量的分散剂和塑化剂，在达到环保要求的基础上大大改善了水性正极浆料后续制备的正极极片的柔韧性，具有很高的应用前景。同时，本发明的水性正极浆料体系中特殊的导电剂的使用进一步提高了电池的电化学性能。

Description

水性正极浆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电化学领域，尤其涉及一种水性正极浆料及其制备方法。
背景技术
锂离子电池相对于铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池具有更高的能量密度、自放电小、循环寿命长等优点，当前已广泛应用于消费电子及动力电池领域。目前锂离子电池正极浆料一般采用含氟聚合物如聚偏氟乙烯作为粘合剂和NMP(N-甲基吡咯烷酮)作为溶剂。由于有机溶剂易于造成环境污染，并且对操作人员健康造成危害，因此在涂布干燥过程中需要增加成本投入来回收有机溶剂，同时NMP成本较高，增加了电池的生产成本。因此，人们已经研究开发了水性正极粘合剂体系，采用水性体系可以避免环境污染和降低生产成本。
但在水系体系中，纳米化的磷酸铁锂极难分散，纳米颗粒容易发生团聚，制备的浆料容易分层，浆料的流动性、稳定性差，合浆涂布工序的工艺难度很大，极大限制了纳米磷酸铁锂正极材料在水系粘合剂体系中的应用。同时，在现有的水性正极浆料体系中，由于产品配方及制备工艺的特点导致由浆料制备出来的极片柔韧性不高，在实际应用中也存在一定的局限性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有的水性正极浆料存在的流动性差、稳定性差以及由该浆料制备的正极极片柔韧性差的缺陷，提供了一种水性正极浆料及其制备方法。本发明的水性正极浆料的流动性和稳定性能好，且经本发明的水性正极浆料制备的正极极片柔韧性好、制备的锂离子电池电化学性能优异。
本发明是通过如下技术方案解决上述技术问题的：
本发明的技术方案之一是提供了一种水性正极浆料，按质量份数计，包括如下组分：
纳米磷酸铁锂85～95份、水性粘合剂3～45份、复合导电剂1～6份、分散剂0.1～1份、塑化剂0.5～5份、去离子水55～85份，所述的复合导电剂包括固定组分和添加组分，所述的固定组分为导电炭黑，所述的添加组分为导电石墨、炉黑、科琴黑、气相生长碳纤维、碳纳米管、乙炔黑中的一种或多种，所述的固定组分与添加组分的质量比为1：(0.3～4.5)。
较佳地，按质量份数计，所述的水性正极浆料包括如下组分：纳米磷酸铁锂87～92份、水性粘合剂3～5份、复合导电剂2～3份、分散剂0.4～1份、塑化剂0.5～1.5份、去离子水55～75份。所述的复合导电剂包括固定组分和添加组分，所述的固定组分为导电炭黑，所述的添加组分为导电石墨和/或碳纳米管，所述的固定组分与添加组分的质量比为1：(0.5～3)。
本发明中，所述的水性粘合剂为本领域常规使用的水性粘合剂，所述水性粘合剂的加入能提高极片附粘结力，降低电池内阻。较佳地，所述的水性粘合剂为LA133(丙烯腈多元共聚物)、LA132(丙烯腈多元共聚物)、SBR(丁苯橡胶)和CMC(羧甲基纤维素钠)中的一种或多种。
本发明中，所述的分散剂为本领域常规的分散剂，加入分散剂可以改善纳米材料表面性能，抑制团聚提高正极活性物质分散均匀性。较佳地，所述的分散剂为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、阿拉伯胶、明胶、丙烯酰胺-丙烯腈共聚物、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、丙烯酸-丙烯酰胺-丙烯腈共聚物中的一种。
其中，所述的羧甲基纤维素钠的数均分子量较佳地为5000～100000；所述的聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、阿拉伯胶、明胶、丙烯酰胺-丙烯腈共聚物、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物和丙烯酸-丙烯酰胺-丙烯腈共聚物的数均分子量较佳地为10000～1000000。
本发明中，采用复合导电剂可利用不同导电剂之间的协同效应，改善极片导电性，降低电池内阻，提高电池电化学性能。
本发明中，所述的塑化剂为本领域常规的塑化剂，较佳地，所述的塑化剂为碳酸酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯或丙烯酸酯。
本发明中，所述的纳米磷酸铁锂的尺寸为本领域常规，较佳地，所述的纳米磷酸铁锂的平均尺寸为200～1400nm，在该尺寸范围内的磷酸铁锂倍率充放电性能、低温容量保持性能和循环性能更好。
本发明的另一技术方案是提供了一种上述水性正极浆料的制备方法，包括如下步骤：
(1)、①、按重量份数将分散剂、塑化剂和10～20份的水混合，中速分散均匀，形成胶液A；
②、按重量份数将水性粘合剂和40～50份的去离子水混合，中速分散均匀，形成胶液B；其中，步骤①与②顺序不限；
(2)、将胶液A、胶液B和复合导电剂混合，高速分散均匀形成胶液C；
(3)、将纳米磷酸铁锂和胶液C混合，高速分散均匀，形成胶液D；
(4)、胶液D中加入5～15重量份的去离子水调节浆液粘度至4000～8000mpas；
(5)、将步骤(4)调节过粘度的浆液消泡、过滤，得到水性正极浆料。
本发明中，步骤(1)所述的中速分散的“中速”为本领域常规术语，一般是指转速范围在200～1500rpm的分散速度，本发明步骤(1)所述的中速分散的转速较佳地为800～1000rpm，更佳地为800rpm；所述的中速分散的分散时间为本领域常规，较佳地为20～180min，更佳地为30min。
本发明中，步骤(2)和步骤(3)所述的高速分散的“高速”为本领域常规术语，一般是指转速范围在1500～2700rpm的分散速度，本发明步骤(2)和步骤(3)所述的高速分散的转速较佳地为1500～2200rpm，更佳地为1500～1800rpm；所述的高速分散的分散时间为本领域常规，较佳地为10～240min，更佳地为90～150min。
本发明中，步骤(3)所述的纳米磷酸铁锂的加入方式为本领域常规，较佳地为将所述的纳米磷酸铁锂分为两等份分别加入，可以防止固含量过高，损坏搅拌器。
本发明中，步骤(5)所述的消泡为本领域常规，较佳地为抽真空进行消泡，所述的抽真空后的压力较佳地为-0.085～-0.090MPa，使用真空消泡可以防止分散物料时产生的大量气泡难以除去，使得混合物料膨胀，胀满搅拌器。
本发明中，步骤(5)所述的过滤为本领域常规，较佳地为通过过滤网进行过滤。
将本发明的水性正极浆料经过滤处理，之后均匀涂覆于正极集流体上，再经烘干处理，制得正极极片。
将上述得到的正极极片与锂离子电池负极极片、聚丙烯隔膜和电解液通过本领域常规方法进行融合，制得锂离子电池。
较佳地，所述的锂离子电池的制备方法包括如下步骤：将正极极片、聚丙烯隔膜和锂离子电池负极极片按照顺序叠加在一起，叠片，装配后装入电池壳中。把电池单体放到烘烤箱中，在90℃下真空烘烤60小时，再把电池单体转移到注液间，注入电解液，密封之后即制作成锂离子电池。
较佳地，所述的电解液包括锂盐、溶剂和添加剂，所述的锂盐为LiPF6和/或LiBF4；所述的添加剂为亚硫酸丁烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙稀酯、二甲亚砜、氯化亚砜，甲基磺酸乙酯、甲基磺酸丁酯中的一种或几种；所述得溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸丙烯酯(PC)中的一种或多种。
其中，所述的锂盐的浓度较佳地为0.5～2.0mol/L，所述的溶剂与所述的添加剂的体积百分比较佳地为(60～90％)：(10～40％)。
上述使用的锂离子电池负极极片由锂离子负极浆料通过本领域常规方法制备。
较佳地，所述的锂离子负极浆料包括90～96％的负极活性物质、1～4％的导电剂、2～4％的粘合剂，百分比为质量百分比。
较佳地，所述的负极活性物质为人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳、钛酸锂、硅碳负极中的一种或多种。
较佳地，所述的导电剂为导电炭黑、碳纳米管、导电石墨、科琴黑、气相生长碳纤维中的一种或多种。
较佳地，所述的粘合剂为LA133。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：本发明的水性正极浆料体系中采用去离子水作为溶剂，再配以本发明特定含量的分散剂和塑化剂，在达到环保要求的基础上大大改善了水性正极浆料后续制备的正极极片的柔韧性，具有很高的应用前景。同时，本发明的水性正极浆料体系中特殊的导电剂的使用进一步提高了电池的电化学性能。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下述实施例及对比实施例中，所使用的分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)均购于巴斯夫股份公司，数均分子量为50000。
实施例1
本实施例提供了一种水性正极浆料、正极极片以及锂离子电池及其制备：
一、水性正极浆料的制备，包括如下步骤：
步骤一、在搅拌器中加入0.4重量份的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、0.5重量份碳酸乙烯酯和10重量份的去离子水，中速800rpm搅拌0.5h，搅拌均匀后得到胶液A；
步骤二、在搅拌器中加入5重量份的LA133和40重量份的去离子水，中速800rpm搅拌0.5h，搅拌均匀后得到胶液B；
步骤三、在胶液中B加入胶液A、2重量份的导电炭黑，1重量份的导电石墨，高速1500rpm搅拌90min；
步骤四、将92重量份的纳米磷酸铁锂分等量的两部分依次加入到搅拌器中，开始混合时搅拌转速为500rpm，混合物和胶液初混完成后，搅拌速度提升至高速分散，高速分散速度为1800rpm；高速分散时间150min；
步骤五、加入25重量份去离子水调整浆料粘度为5100mpas；
步骤六、抽真空至-0.085MPa消泡后经过滤网过滤得到水性正极浆料。
本实施例的水性正极浆料流动性良好，刮料后细度在20μm以下。
二、正极极片的制备：
用涂布机将该正极浆料均匀涂覆到厚度为15μm铝箔两面，涂覆面密度为320g/m2，经烘箱烘干后，压延成形，裁切成需要形状的极片。
三、锂离子电池负极极片及锂离子电池的制备：
本实施例中的锂离子电池的负极浆料中的负极材料人造石墨、导电炭黑、LA133按照重量比为96：1.0：3.0的配方比例进行涂布，涂布面密度为150g/m2。负极集流体采用光面铜箔，铜箔厚度为10μm。电解液中LiPF6的浓度为1.05mol/L，碳酸二甲酯与碳酸乙烯酯的体积百分比为1：1。
将正极极片、聚丙烯隔膜和负极极片按照顺序叠加在一起，叠片，装配后装入电池壳中。把电池单体放到烘烤箱中，在90℃下真空烘烤60小时，再把电池单体转移到注液间，注入电解液，密封之后即制作成锂离子电池。
实施例2
本实施例提供了一种水性正极浆料、正极极片以及锂离子电池及其制备：
一、水性正极浆料的制备，包括如下步骤：
步骤一、在搅拌器中加入0.5重量份的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、0.8重量份碳酸乙烯酯和10重量份的去离子水，中速800rpm搅拌0.5h，搅拌均匀后得到胶液A；
步骤二、在搅拌器中加入3.5重量份的LA133和40重量份的去离子水，中速800rpm搅拌0.5h，搅拌均匀后得到胶液B；
步骤三、在胶液中B加入胶液A、2重量份的导电炭黑、1重量份的导电石墨，高速分散1500rpm搅拌90min；
步骤四、将92重量份的纳米磷酸铁锂分等量的两部分依次加入到搅拌器中，开始混合时搅拌转速为500rpm，混合物和胶液初混完成后，搅拌速度提升至高速分散，高速分散速度为1800rpm，高速分散的时间为150min；
步骤五、加入25重量份去离子水调整浆料粘度为4600mpas；
步骤六、抽真空至-0.090MPa消泡后经过滤网过滤得到水性正极浆料。
水性正极浆浆料流动性良好，刮料后细度在20μm以下。
二、本实施例采用与实施例1相同的方法和步骤制备正极极片和锂离子电池，不同的是负极极片中负极活性物质由人造石墨替换为中间相碳微球。
实施例3
本实施例提供了一种水性正极浆料、正极极片以及锂离子电池及其制备：
一、水性正极浆料的制备，包括如下步骤：
步骤一、在搅拌器中加入0.8重量份的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、1重量份碳酸乙烯酯和10重量份的去离子水，中速800rpm搅拌0.5h，搅拌均匀后得到胶液A；
步骤二、在搅拌器中加入5重量份的LA133和40重量份的去离子水，中速800rpm搅拌0.5h，搅拌均匀后得到胶液B；
步骤三、在胶液中B加入胶液A，2重量份的导电炭黑，1重量份的导电石墨1500rpm转速下高速分散搅拌90min；
步骤四、将92重量份的纳米磷酸铁锂分等量的两部分依次加入到搅拌器中，开始混合时搅拌转速为500rpm，混合物和胶液初混完成后，搅拌速度提升至高速分散，高速分散速度为1800rpm，高速分散的时间为150min；
步骤五、加入25重量份去离子水调整浆料粘度为4120mpas；
步骤六、抽真空至-0.085MPa消泡后经过滤网过滤得到水性正极浆料。
水性正极浆料流动性良好，刮料后细度在20μm以下。
二、本实施例采用与实施例1相同的方法和步骤制备正极极片和锂离子电池，不同的是负极极片中负极活性物质由人造石墨替换为中间相碳微球。
实施例4
本实施例提供了一种水性正极浆料、正极极片以及锂离子电池及其制备：
一、水性正极浆料的制备，包括如下步骤：
步骤一、在搅拌器中加入1重量份的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、1.5重量份碳酸乙烯酯和10重量份的去离子水，中速800rpm搅拌0.5h，搅拌均匀后得到胶液A；
步骤二、在搅拌器中加入3重量份的LA133和40重量份的去离子水，中速800rpm搅拌0.5h，搅拌均匀后得到胶液B；
步骤三、在胶液中B加入胶液A，2重量份的导电炭黑，1重量份的导电石墨在1500rpm的转速下高速分散搅拌90min；
步骤四、将92重量份的纳米磷酸铁锂分等量的两部分依次加入到搅拌器中，开始混合时搅拌转速为500rpm，混合物和胶液初混完成后，搅拌速度提升至高速分散，高速分散速度为1800rpm，高速分散的时间为150min；
步骤五、加入25重量份去离子水调整浆料粘度为4000mpas；
步骤六、抽真空至-0.090MPa消泡后经过滤网过滤得到水性正极浆料。
水性正极浆料流动性良好，刮料后细度在20μm以下。
二、本实施例采用与实施例1相同的方法和步骤制备正极极片和锂离子电池，不同的是负极极片中负极活性物质由人造石墨替换为中间相碳微球。
实施例5
本实施例提供了一种水性正极浆料、正极极片以及锂离子电池及其制备：
一、水性正极浆料的制备，包括如下步骤：
步骤一、在搅拌器中加入0.5重量份的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、1.0重量份碳酸乙烯酯和10重量份的去离子水，中速800rpm搅拌0.5h，搅拌均匀后得到胶液A；
步骤二、在搅拌器中加入3重量份的LA133和30重量份的去离子水，中速800rpm搅拌0.5h，搅拌均匀后得到胶液B；
步骤三、在胶液中B加入胶液A，0.5重量份的导电炭黑，1.5重量份的碳纳米管，1500rpm转速下高速分散搅拌90min；
步骤四、将87重量份的纳米磷酸铁锂分等量的两部分依次加入到搅拌器中，开始混合时搅拌转速为500rpm，混合物和胶液初混完成后，搅拌速度提升至高速分散，高速分散速度为1800rpm，高速分散的时间为150min；
步骤五、加入15重量份去离子水调整浆料粘度为5600mpas。
步骤六、抽真空至-0.088MPa消泡后经过滤网过滤得到水性正极浆料。
水性正极浆料流动性良好，刮料后细度在20μm以下。
二、本实施例采用与实施例1相同的方法和步骤制备正极极片和锂离子电池。
对比实施例1
本对比实施例提供了一种水性正极浆料、正极极片以及锂离子电池及其制备：
一、水性正极浆料的制备，包括如下步骤：
步骤一、在搅拌器中加入3.0重量份的LA133和45重量份的去离子水，中速800rpm搅拌0.5h，搅拌均匀后得到胶液；
步骤二、在胶液中加入3重量份的导电炭黑，1重量份的导电石墨，在1500rpm的转速下高速分散搅拌90min；
步骤三、将90重量份的纳米磷酸铁锂分等量的两部分依次加入到搅拌器中，开始混合时搅拌转速为500rpm，混合物和胶液初混完成后，搅拌速度提升至高速分散，高速分散速度为1800rpm，高速分散的时间为150min；
步骤四、加入30重量份去离子水调整浆料粘度为14000mpas；
步骤五、抽真空至-0.090MPa消泡后经过滤网过滤得到水性正极浆料；
水性正极浆料流动性差、出现严重颗粒及类凝胶现象，刮料后细度100μm以上。
二、本对比实施例采用与实施例1相同的方法和步骤制备正极极片和锂离子电池。
对比实施例2
本对比实施例提供了一种水性正极浆料、正极极片以及锂离子电池及其制备：
一、水性正极浆料的制备，包括如下步骤：
步骤一、在搅拌器中加入0.6重量份的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和10重量份的去离子水，中速800rpm搅拌0.5h，搅拌均匀后得到胶液A；
步骤二、在搅拌器中加入3重量份的LA133和40重量份的去离子水，中速800rpm搅拌0.5h，搅拌均匀后得到胶液B；
步骤三、在胶液B中加入胶液A，2重量份的导电炭黑，1重量份的导电石墨，1500rpm的转速下高速分散搅拌90min；
步骤四、将92重量份的纳米磷酸铁锂分等量的两部分依次加入到搅拌器中，开始混合时搅拌转速为500rpm，混合物和胶液初混完成后，搅拌速度提升至高速分散，高速分散速度为1800rpm，高速分散的时间为150min；
步骤五、加入25重量份去离子水调整浆料粘度为6000mpas；
步骤六、抽真空至-0.090MPa消泡后经过滤网过滤得到水性正极浆料。
水性正极浆料流动性差、出现严重颗粒及类凝胶现象，刮料后细度20μm以上。
二、本对比实施例采用与实施例1相同的方法和步骤制备正极极片、负极极片和锂离子电池，不同的是负极极片中负极活性物质由人造石墨替换为中间相碳微球。
对比实施例3
本对比实施例提供了一种水性正极浆料、正极极片以及锂离子电池及其制备：
一、水性正极浆料的制备，包括如下步骤：
步骤一、在搅拌器中加入0.4重量份的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和10重量份的去离子水，中速800rpm搅拌0.5h，搅拌均匀后得到胶液A；
步骤二、在搅拌器中加入3重量份的LA133和40重量份的去离子水，中速800rpm搅拌0.5h，搅拌均匀后得到胶液B；
步骤三、在胶液中B加入胶液A，2重量份的导电炭黑、1重量份的导电石墨，1500rpm转速下高速分散搅拌90min；
步骤四、将92重量份的纳米磷酸铁锂分等量的两部分依次加入到搅拌器中，开始混合时搅拌转速为500rpm，混合物和胶液初混完成后，搅拌速度提升至高速分散，高速分散速度为1800rpm，高速分散的时间为150min；
步骤五、加入25重量份去离子水调整浆料粘度为5100mpas；
步骤六、抽真空至-0.085MPa消泡后经过滤网过滤得到水性正极浆料。
水性正极浆料流动性良好，刮料后细度在20μm以下。
二、本对比实施例采用与实施例1相同的方法和步骤制备正极极片和锂离子电池。
对比实施例4
本对比实施例提供了一种水性正极浆料、正极极片以及锂离子电池及其制备：
一、水性正极浆料的制备，包括如下步骤：
步骤一、在搅拌器中加入1.5重量份的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、1重量份碳酸乙烯酯和10重量份的去离子水，中速800rpm搅拌0.5h，搅拌均匀后得到胶液A；
步骤二、在搅拌器中加入5重量份的LA133和40重量份的去离子水，中速800rpm搅拌0.5h，搅拌均匀后得到胶液B；
步骤三、在胶液中B加入胶液A，2.5重量份的碳纳米管、2.5重量份的气相生长碳纤维(VGCF)，1500rpm转速下高速分散搅拌90min；
步骤四、将90重量份的纳米磷酸铁锂分等量的两部分依次加入到搅拌器中，开始混合时搅拌转速为500rpm，混合物和胶液初混完成后，搅拌速度提升至高速分散，高速分散速度为1800rpm，高速分散的时间为150min；
步骤五、加入25重量份去离子水调整浆料粘度为4400mpas；
步骤六、抽真空至-0.090MPa消泡后经过滤网过滤得到水性正极浆料。
水性正极浆料流动性良好，刮料后细度在20μm以下。
二、本对比实施例采用与实施例1相同的方法和步骤制备正极极片和锂离子电池。
上述实施例及对比实施例采用如下的方法测试其各项性能：
1、水性正极浆料性能测试(粘度、细度测试，浆料状态、浆料沉降性测试)
利用旋转粘度计，刮板细度计分别对实施例1～5、对比实施例1～4的水性正极浆料进行测定；
利用100ml量筒测试静置24h后下层浆料与上层浆料的固含量差值：观察浆料流动性状态。
2、正极极片柔韧性测试
采用GB/T1731-1993测试正极片的柔韧性能，柔韧性能的测试结果用Φx来表示，其中x表示正极片卷绕出现裂纹时测得的轴棒的直径。x值越大说明极片柔韧性越差。
3、正极极片剥离力测试
将制备好的水性正极浆料，以一定工艺进行极片涂覆，极片烘干后测试极片的剥离力。测试仪器为倾技科技仪器，使用胶带为3M胶带。剥离强度越大说明极片附着力越大。
4、电池性能测试
将制备好的锂离子电池，在2.0～3.65V电压范围内，测试电池单体的容量，同时测试电池单体的倍率性能和循环性能。
实施例1～5、对比实施例1～4的水性正极浆料粘度、细度、沉降性及浆料状态的测试结果如表1所示：
表1实施例1～5、对比实施例1～4的水性正极浆料粘度、细度、沉降性及浆料状态
项目 粘度/mpas 细度/μm 沉降性/％ 浆料状态
对比实施例1 14000 大于100 0.7 凝胶态无流动性
对比实施例2 6000 20 0.7 流动性好
对比实施例3 5100 17 0.7 流动性好
对比实施例4 4400 17 0.7 流动性好
实施例1 5100 15 0.6 流动性好
实施例2 4600 12 0.4 流动性好
实施例3 4120 15 0.7 流动性好
实施例4 4000 15 0.7 流动性好
实施例5 5600 15 0.5 流动性好
实施例1～5、对比实施例1～4的水性正极浆料制备的正极极片的剥离强度、柔韧性能的测试结果如表2所示：由实施例与对比例数据得知，本发明的浆料流动性好，粘度值较对比实施例而言也更低。
表2实施例1～5、对比实施例1～4的水性正极浆料制备的正极极片的剥离强度、柔韧性能
实施例1～5、对比实施例1～4的水性正极浆料制备的锂离子电池的性能测试结果如表3所示：由实施例与对比例数据得知，在本发明配方比例范围内添加分散剂PVP与塑化剂碳酸乙烯酯后，极片柔韧性、极片剥离力均得到改善。由实施例知，随着塑化剂碳酸乙烯酯含量的增加，极片柔韧性效果越好。由对比例4知，对于本发明配方范围外工艺，加入塑化剂碳酸乙烯酯后，极片柔韧性效果反而下降。
实施例1～5、对比实施例1～4的水性正极浆料制备的锂离子电池的性能测试
由实施例与对比例数据得知，在本发明配方比例范围内添加分散剂PVP与塑化剂碳酸乙烯酯后，所制备的锂离子电池克容量发挥更高、倍率性能、循环性能更优异。由实施例3知，在加入一定量分散剂PVP与塑化剂碳酸乙烯酯后，所制备锂电池具有更好的电性能。
从上述表1、表2、表3的结果对比可以看出，在本发明范围内制备的水性正极浆料流动性能更好、稳定性更强，所制备的极片柔韧性更好、且制备的锂离子电池充放电容量高、倍率性能、循环性能好。综上所述，本发明的水性正极浆料有利于提高电池的综合性能。

Claims (10)

1.一种水性正极浆料，其特征在，按质量份数计，其包括如下组分：纳米磷酸铁锂85～95份、水性粘合剂3～45份、复合导电剂1～6份、分散剂0.1～1份、塑化剂0.5～5份、去离子水55～85份，所述的复合导电剂包括固定组分和添加组分，所述的固定组分为导电炭黑，所述的添加组分为导电石墨、炉黑、科琴黑、气相生长碳纤维、碳纳米管、乙炔黑中的一种或多种，所述的固定组分与添加组分的质量比为1：(0.3～4.5)。
2.如权利要求1所述的水性正极浆料，其特征在于，按质量份数计，所述的水性正极浆料包括如下组分：纳米磷酸铁锂87～92份、水性粘合剂3～5份、复合导电剂2～3份、分散剂0.4～1份、塑化剂0.5～1.5份、去离子水55～75份，所述的复合导电剂包括固定组分和添加组分，所述的固定组分为导电炭黑，所述的添加组分为导电石墨和/或碳纳米管，所述的固定组分与添加组分的质量比为1：(0.5～3)。
3.如权利要求1或2所述的水性正极浆料，其特征在于，所述的水性粘合剂为LA133、LA132、SBR和CMC中的一种或多种；
和/或，所述的分散剂为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、阿拉伯胶、明胶、丙烯酰胺-丙烯腈共聚物、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、丙烯酸-丙烯酰胺-丙烯腈共聚物中的一种；
和/或，所述的塑化剂为碳酸酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯或丙烯酸酯。
4.如权利要求3所述的水性正极浆料，其特征在于，所述的羧甲基纤维素钠的数均分子量为5000～100000；
和/或，所述的聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、阿拉伯胶、明胶、丙烯酰胺-丙烯腈共聚物、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物和丙烯酸-丙烯酰胺-丙烯腈共聚物的数均分子量较佳地为10000～1000000。
5.如权利要求1或2所述的水性正极浆料，其特征在于，所述的纳米磷酸铁锂的平均尺寸为200～1400nm。
6.如权利要求1～5任一项所述的水性正极浆料的制备方法，包括如下步骤：
(1)、①、按重量份数将分散剂、塑化剂和10～20份的水混合，中速分散均匀，形成胶液A；
②、按重量份数将水性粘合剂和40～50份的去离子水混合，中速分散均匀，形成胶液B；其中，步骤①与②顺序不限；
(2)、将胶液A、胶液B和复合导电剂混合，高速分散均匀形成胶液C；
(3)、将纳米磷酸铁锂和胶液C混合，高速分散均匀，形成胶液D；
(4)、胶液D中加入5～15重量份的去离子水调节浆液粘度至4000～8000mpas；
(5)、将步骤(4)调节过粘度的浆液消泡、过滤，得到水性正极浆料。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的中速分散的转速为800～1000rpm，较佳地为800rpm；所述的中速分散的分散时间为20～180min，较佳地为30min。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)中，所述的高速分散的转速为1500～2200rpm，较佳地为1500～1800rpm；所述的高速分散的分散时间为10～240min，较佳地为90～150min。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的纳米磷酸铁锂的加入方式为将所述的纳米磷酸铁锂分为两等份分别加入。
10.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述的消泡为抽真空进行消泡，所述的抽真空后的压力为-0.085～-0.090MPa；
和/或，步骤(5)中，所述的过滤为通过过滤网进行过滤。
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