一种锂离子电池正极浆料用分散剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种锂离子电池正极浆料用分散剂，其特征在于，包括如下重量份数的组分：溶剂50

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池正极浆料用分散剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池正极浆料用分散剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池由正极、负极、集流体、隔膜和电解液构成。其原理以磷酸铁锂电池为例，充电时：LiFePO4→ꢀ
Li1
‑
xFePO
4 + xLi+ + x
e
‑
，放电时：Li1
‑
xFePO
4 + xLi+ + x
e
‑
→ꢀ
LiFePO4，简而言之，锂离子电池工作原理就是电子在正负极之间的流动。锂离子电池正极成型时，需要将磷酸铁锂浆料涂覆在铝箔上，所以磷酸铁锂浆料的性质直接关系到正极的涂覆。目前国内大多数锂离子电池生产厂家的正极浆料大同小异，主要由磷酸铁锂粉体、导电炭黑、胶黏剂和NMP组成。在生产过程中，几乎所有企业都会反馈以下问题：第一、锂离子电池正极浆料中磷酸铁锂和导电炭黑在NMP中分散不好，涂布时表面粗糙；第二、浆料的固含量较高，正极浆料粘度很大，涂布效率低下，涂布效果差；浆料的固含量较低，浆料生产过程中使用的溶剂（NMP）的用量就对应增加，而NMP作为一种贵重溶剂，导致生产成本及后续使用回收等成本都相应增加；第三、使用正极浆料喷涂烘干后存在集流体表面开裂和掉粉问题。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种锂离子电池正极浆料用分散剂及其制备方法，旨在解决现有的锂离子电池正极浆料中固体分散性差、固含量偏低、浆料粘度大、涂布效率低以及集流体开裂和掉粉的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了一种锂离子电池正极浆料用分散剂，包括如下重量份数的组分：溶剂50
‑
80份、次协助剂5
‑
9份、主分散剂10
‑
40份和酸碱度调节剂0.1
‑
3份。
[0005]其中，所述溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮（NMP）。
[0006]所述主分散剂为聚酯类物质，所述聚酯类物质为甘油辛酸酯、聚甘油
‑3‑
聚蓖麻醇酸酯、聚甘油
‑4‑
油酸酯、聚甘油
‑
10
‑
月桂醇酸酯、聚甘油
‑
10
‑
肉豆蔻酸酯、聚甘油
‑2‑
硬脂酸酯、聚甘油
‑3‑
棕榈酸酯、聚甘油
‑
10
‑
辛癸酸酯中的任意一种或几种的组合。
[0007]所述次协助剂为多元醇，为三聚甘油、十聚甘油、二聚丙三醇、聚乙二醇、甘油、聚合物多元醇（POP）、聚乙烯吡络烷酮中的任意一种或几种的组合。
[0008]所述酸碱度调节剂为H3PO4、LiOH、Na2HPO4和NaH2PO4中的任意一种或几种的组合。
[0009]本专利技术进一步提出了上述锂离子电池正极浆料用分散剂的制备方法，包括如下步骤：步骤1）：将配方量的溶剂、主分散剂和协助剂依次投入搅拌罐内，开启搅拌，搅拌速度40
‑
50 rpm；步骤2）：搅拌均匀后，对搅拌罐进行抽真空处理，真空度保持0.06~0.08MPa，开启
循环冷却水，开启搅拌，搅拌速率在80
‑
100rpm，保持罐内温度80~150℃，进行搅拌处理，搅拌时间为1
‑
3h，初步除去混合液中的低组分杂质和水分；反应须在固定温度下进行，温度过低反应缓慢不能反应完全，温度过高，过度聚合，收率低，增加能耗及过程控制的不安全因素，故最佳反应温度段在80
‑
150℃，同时，随着试验时间的延长，物料聚合度变大，越来越粘稠，收率越低，故反应时间以3小时内为准；步骤3）：放空，恢复混合液常压状态，搅拌，搅拌速率30
‑
50 rpm加入酸碱度调节剂，混合均匀后重复步骤2）工作，然后放空后即得。
[0010]本专利技术还提出了一种锂离子电池正极浆料，其包含上述锂离子电池正极浆料用分散剂。
[0011]所述锂离子电池正极浆料包含如下重量份数的组分：LiFePO494
‑
97份、导电炭黑1
‑
3份、聚偏氟乙烯1
‑
3份、N
‑
甲基吡咯烷酮50
‑
100份、锂离子电池正极浆料用分散剂0
‑
1.5份。
[0012]其中，LiFePO4的型号选用裕能YN
‑
7、德方纳米DF
‑
5和融通高科E80中的任意一种。
[0013]优选地，导电炭黑的型号为Li
‑
2060，PVDF的型号为FL
‑
2032。
[0014]有益效果：与现有技术相比，本专利技术通过在锂离子电池正极浆料内添加分散剂，提高了正极浆料中固体材料的分散性，良好的分散性导致浆料粘度下降，使用相同的粘度涂布，加入分散剂的正极浆料可做高固含量浆料，多次实验表明，加入固体总量0.3%的分散剂有效物，可在相同粘度下提升2~3个点固含量；另外，加入分散剂后，分散性提到提高，集流体烘干后更加光滑，集流体上开裂现象大大降低，掉粉问题基本解决。
附图说明
[0015]图1为使用实施例2得到的分散剂制备得到的正极浆料在转子6rpm粘度变化曲线。
具体实施方式
[0016]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细说明，实施例将有助于理解本专利技术，但是本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0017]实施例1锂离子电池正极浆料用分散剂的制备。
[0018]一种锂离子电池正极浆料用分散剂，包括以下重量的各组分：NMP 80Kg、十聚甘油:聚乙二醇=1:1混合物5Kg、聚甘油
‑
10
‑
肉豆蔻酸酯:聚甘油
‑3‑
聚蓖麻醇酸酯=1:1（质量比）混合物15Kg；Na2HPO4:NaH2PO4=1:1（质量比）混合物0.2Kg。
[0019]制备方法：步骤1）将配方量的NMP、十聚甘油/聚乙二醇混合物和聚甘油
‑
10
‑
肉豆蔻酸酯/聚甘油
‑3‑
聚蓖麻醇酸酯混合物依次投入搅拌罐内，开启40rpm搅拌，待通过观察孔确定混合均匀后进行下步工作；步骤2）对搅拌罐进行抽真空处理，真空度保持0.06~0.08MPa，开启循环冷却水，开启85rpm搅拌，保持罐内温度80℃，进行第二搅拌处理，初步除去混合液中的低组分杂质和水分；步骤3）放空，恢复混合液常压状态，低速搅拌，加入Na2HPO4/NaH2PO4混合物，混合均匀后重复步骤2）工作；
步骤4）放空后取样测试，主要测试外观、水分、pH和粘度。结果如表2所示。
[0020]实施例2 锂离子电池正极浆料用分散剂的制备。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极浆料用分散剂，其特征在于，包括如下重量份数的组分：溶剂50
‑
80份、次协助剂5
‑
9份、主分散剂10
‑
40份和酸碱度调节剂0.1
‑
3份。2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极浆料用分散剂，其特征在于，所述溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮。3.根据权利要求1所述的锂离子电池正极浆料用分散剂，其特征在于，所述主分散剂为聚酯类物质，所述聚酯类物质为甘油辛酸酯、聚甘油
‑3‑
聚蓖麻醇酸酯、聚甘油
‑4‑
油酸酯、聚甘油
‑
10
‑
月桂醇酸酯、聚甘油
‑
10
‑
肉豆蔻酸酯、聚甘油
‑2‑
硬脂酸酯、聚甘油
‑3‑
棕榈酸酯、聚甘油
‑
10
‑
辛癸酸酯中的任意一种或几种的组合。4.根据权利要求1所述的锂离子电池正极浆料用分散剂，其特征在于，所述次协助剂为多元醇，为三聚甘油、十聚甘油、二聚丙三醇、聚乙二醇、甘油、聚合物多元醇、聚乙烯吡络烷酮中的任意一种或几种的组合。5.根据权利要求1所述的锂离子电池正极浆料...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文龙，王永鹤，陈建东，齐文刚，
申请(专利权)人：深圳一特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：