本发明涉及锂离子电池底涂层技术领域，具体 涉及一种磷酸铁锂正极材料的 底涂层中底涂液的配置与涂敷的方法。

背景技术

磷酸铁锂是近几年发展起来的一种新型储能电 池，并以其安全性能髙、循环 寿命长、环境友好等优点成为一种新型动力电 池。但是由于磷酸铁锂的导电性较 差，需要在磷酸铁锂中掺杂一些导电剂来改善 其材料的导电性能，并提高其活性 材料间离子的导电性能，而对活性材料与集流 体铝箔的导电性能并未改善。由于 磷酸铁锂一次粒子颗粒直径一般在 10nm〜2000nm之间，其与铝箔表面的接触是 点接触,磷酸铁锂活性材料与集流体铝箔粘结� �，造成电池的内阻及其极化增加， 并影响到电池的倍率性能、循环性能。凹版转 移涂敷与喷涂技术是近几年发展起 来新型技术，在集流体上涂敷一薄层导电涂敷 层，既能增加涂敷层与铝箔的粘附 力， 又能增加涂敷层与磷酸铁锂活性物质的粘附力 。 而导电胶的选择非常重要， 既要具有与铝箔好的粘附力，又要具有与磷酸 铁锂正极浆料好的粘附力， 同时具 有好的导电性。由于导电胶主要由粘结剂与导 电剂组成， 因此在选择粘结剂和导 电剂时既要考虑到粘结剂的粘结性能，又要考 虑到导电剂的颗粒直径，做到导电 剂刚好夹在磷酸铁锂颗粒、铝箔、磷酸铁锂颗 粒之间的空隙里面， 降低磷酸铁锂 与铝箔间的内阻。

发明内容

针对以上不足，本发明的目的在于提供一种提 高磷酸铁锂电池倍率、循环性 能、降低电池内阻的底涂层中底涂液的配置及 其涂敷方法，可以大幅度提高磷酸 铁锂活性物质与集流体之间的粘附力。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一 种铝箔预涂纳米导电碳底涂液 的配置， 以质量百分比计， 包括以下步骤： 1 )配置底涂液 ； 2)超声波分散； 1 )、 配置底涂液：

( 1 )水性底涂液的配置； 水性溶剂 1份、粘结剂 A 0.05〜0.6份、粉体纳米导电 碳复合导电剂 0.05~0.6份。

所述的粘结剂 A是丙烯酸与丙烯氰形成交联聚合物， 其分子量为 2000〜 30000之间。

所述的水性溶剂为二次蒸馏水或浓度为 10%~95%的酒精或 IPA。

所述的粉体纳米导电碳复合导电剂与粘结剂 A以 0.1〜0.6： 1的比例混合而 成。

所述的纳米导电碳复合导电剂是由纳米导电碳 与 Spper P以 10: 1〜5的比 例复合而成， 所用纳米导电碳的粒径为 10nm— 1000nm。

(2)油性底涂液的配置； 油性溶剂 1份、粘结剂 B 0.03〜0.6份、粉体纳米导电 碳复合导电剂 0.03~0.6份。

所述的粘结剂 B为聚偏氟乙烯（PVDF),其分子量为 100-110万之间所述的 油性溶剂为 NMP, 溶剂纯度大于 98%。

所述的粉体纳米导电碳复合导电剂与粘结剂 B以 1 : 0.1-0.8的比例混合而 成。

所述的纳米导电碳复合导电剂是由纳米导电碳 与 Spper P以 10: 1〜5的比 例复合而成， 纳米导电碳的直径为 10nm— 1000nm。

2)、 超声波分散：

( 1 ) 水性底涂液超声波分散； 将粘结剂 A和水性溶剂进行混合机械搅拌 1〜2 小时， 直至粘结剂 A完全与水性溶剂溶解形成粘结剂体系 A; 之后在超声波分 散条件下分三次每隔 30分钟在上述体系中加入粉体纳米导电碳复合� ��电剂， 并 机械搅拌 1〜2小时直至形成稳定的水性底涂液。

(2) 油性底涂液超声波分散； 将油性溶剂和粘结剂 B进行混合机械搅拌 5〜6 小时，直至粘结剂 B完全与油性溶剂溶解形成粘结剂体系 B;之后在超声波分散 条件下分三次每隔 30分钟在上述体系中加入粉体纳米导电碳复合� ��电剂， 并机 械搅拌 5〜6小时直至形成稳定的油性底涂液。

用上述二种配置的方法最后得到粘度为 200〜20000cps的底涂液。

一种铝箔预涂纳米导电碳底涂液的涂敷方法， 其特征在于：是将上述经配置 好的水性或油性底涂液经过 lu过滤筛过筛后， 用凹版转移涂敷或用喷涂技术涂 敷在铝箔表面， 其厚度为（0.1〜10) μ πι, 干燥后在其表面上再涂敷上磷酸铁锂 正极材料， 并以人造石墨作为负极材料， 采用 LiPF6/EC+DEC、 体积比 1： 1为 电解液， Celgard 2400膜为隔膜， 制备出 5AH软包电池。 本发明， 其制备的电池内阻小、粘附力强、 导电性好、压实密度大， 尤其对 电池的大倍率放电具有明显的效果。并根据电 池设计的要求，依据底涂液的粘度 涂敷出不同厚度的导电集流体， 提高了电池的不同性能。

附图说明

图 1是本发明的电池 A内阻曲线图。

图 2是电池 A的电压-放电容量倍率曲线图。

具体实施方式

实施例 1 :

铝箔预涂纳米导电碳水性底涂液的配置， 以质量百分比计。

称取 1000克二次蒸馏水水性溶剂和 200克水性粘结剂 A进行机械搅拌 2小 时， 得到均一、 稳定的粘结剂体系； 在超声波分散条件下分三次每隔 30分钟加 入 25克 (总质量为 75 克)粉体纳米导电碳复合导电剂，再用超声波� �声分散 2小 时，最后得到粘度为 8000cps的水性底涂液。这里的纳米导电碳复合� �电剂是 20 克纳米导电碳和 5克 Supper P复合导电剂混合而成。 选用纳米导电碳与 Spper P 复合不但可以增加底涂液的导电性， 同时可以提髙涂敷面的平整度。

实施例 2:

铝箔预涂纳米导电碳水性底涂液的配置， 以质量百分比计。

称取 1000克酒精水性溶剂和 200克水性粘结剂 A进行机械搅拌 1小时，得 到均一、 稳定的粘结剂体系； 在超声波分散条件下分三次每隔 30分钟加入 18 克 (总质量为 54克)粉体纳米导电碳复合导电剂， 再用超声波超声分散 2小时， 最后得到粘度为 2000cps的水性底涂液。 这里的纳米导电碳复合导电剂是 15克 纳米导电碳和 3克 Supper P复合导电剂混合而成。

水性溶剂为二次蒸馏水或浓度为 10%~80%的酒精 /IPA, 由于二次蒸馏水或 酒精、 IPA中含有羟基基团可以更好地与粘结剂中的羟 基基团相容。

所述的水性粘结剂 A是浓度为 15%的丙烯酸与丙烯氰形成交联聚合物、 分 子量为 2000〜30000之间的粘结剂。选用丙烯酸与丙烯氰 形成交联聚合物作为粘 结剂及其分子量可以使粘结剂与铝箔、粘结剂 与磷酸铁锂活性物质之间有更好的 粘附力。

实施例 3: 铝箔预涂纳米导电碳油性底涂液的配置， 以质量百分比计。

称取 1000克纯度为大于 98%的 N-甲基吡咯垸酮 NMP作为油性溶剂、 35克 聚偏二氟乙烯 PVDF作为粘结剂 B， 在高速搅拌下机械搅拌 6小时， 得到均一、 稳定的粘结剂体系； 之后分三次每隔 30分钟加入 20克 (总质量为 60克)的粉体 纳米导电碳复合导电剂体系，并再采用超声波 超声分散 2小时，最后加入质量为 300克 NMP调整粘度， 并最终得到粘度在 3000 cps的油性底涂液。 其中纳米导 电碳复合导电剂是由 10克纳米导电碳和 5克 Supper P复合导电剂混合而成。

选用粘结剂 B为聚偏氟乙烯（PVDF),其分子量为 100-110万之间所述的油 性溶剂为 NMP, 溶剂纯度大于 98%可以使粘结剂与铝箔、 粘结剂与磷酸铁锂活 性物质之间有更好的粘附力。

实施例 4:

铝箔预涂纳米导电碳油性底涂液的配置， 以质量百分比计。

称取 1000克纯度为大于 98%的 N甲基吡咯垸酮 NMP作为油性溶剂、 30克 聚偏二氟乙烯 PVDF作为粘结剂 B， 在高速搅拌下机械搅拌 5小时， 得到均一、 稳定的粘结剂体系； 之后分三次每隔 30分钟加入 66克 (总质量为 198克)粉体纳 米导电碳复合导电剂体系， 并再采用超声波超声分散 1 小时， 最后加入质量为 800克 NMP调整粘度， 并最终得到粘度在 2000 cps的油性底涂液。 其中纳米导 电碳复合导电剂是由 7克纳米导电碳和 4克 Supper P复合导电剂混合而成。

以上 1-4的实施例中纳米导电碳的粒径为 10nm— lOOOnm; 选用纳米导电碳 与 Spper P复合不但可以增加底涂液的导电性， 同时可以提高涂敷面的平整度。

选用上述粘结剂及其分子量可以使粘结剂与铝 箔、粘结剂与磷酸铁锂活性物 质之间有更好的粘附力。

一种铝箔预涂纳米导电碳底涂液的涂敷方法， 是将上述实施例 1一 4中制得 的底涂液， 经过 lii过滤筛过筛后， 用凹版转移涂敷或用喷涂技术涂敷在铝箔表 面， 其厚度为 （0.1〜10) μ ιη, 干燥后在其表面上再涂敷上磷酸铁锂正极材料 ， 并以人造石墨作为负极材料，采用 LiPF6/EC+DEC、体积比 1： 1为电解液， Celgard 2400膜为隔膜， 制备出 5AH软包电池。

涂敷一定厚度的底涂液，目的是为增大磷酸铁 锂活性物质与集流体的接触面 积， 太薄起不到增大接触面积的作用， 太厚会降低单体电池的体积能量， 影响电 池的整体性能。

对比试验： 未在铝箔表面涂敷本发明的底涂液的， 以铝箔为集流体， 其厚度 为 （0.1〜10 ) μ ιη, 磷酸铁锂为正极材料， 人造石墨作为负极材料， 采用 LiPFe/EC+DEC (体积比 1： 1 ) 为电解液， Celgard 2400膜为隔膜， 制备出 5AH 软包电池 B， 作为对比电池。

从图 1可以看出， 电池在每次放电 10%电量条件下测试其电池 A和电池 B 的直流内阻与放电容量百分比关系， 得出直流内阻 -放电容量百分比曲线图。 由 图中可以看出在集流体铝箔表面涂敷底涂层后 ， 直流内阻（平均值为 3 ιη Ω )得 到明显降低， 明显优于未涂敷电池的直流内阻 （平均值为 5 ηι Ω )， 同时电池的 直流内阻波动性也优于未涂电池的直流内阻。

从图 2可以看出， 电池 Α和电池 Β在倍率为 0.3C和 2C条件下测试其电压- 放电容量曲线图。可以看出涂敷后电池 A在 2C条件下容量保持率为 96%, 明显 优于未涂敷电池 B在倍率为 2C条件下的容量保持率 88%。