本發(fā)明涉及鋰離子電池正極電極片的制備方法，尤其是磷酸鐵鋰電池正極極片的制備方法，特別是使用水性粘結(jié)劑和涂炭導(dǎo)電鋁箔集流體的磷酸鐵鋰電池正極極片的制備方法。

背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的提升，對(duì)城市環(huán)境不斷提高，加上國(guó)內(nèi)資源緊缺，新能源純電動(dòng)汽車及油電混合動(dòng)力汽車成為公共交通工具的首選。目前，鋰離子電池正極極片的制備方法大部分采用PVDF(聚偏氟乙烯)粘結(jié)劑，NMP(N-甲基吡烷酮)為溶劑，加其他導(dǎo)電劑及活性物質(zhì)溶解PVDF；溶膠后將活性物質(zhì)粉料分散在膠液中，再將膠液涂覆在鋁片表面制得。但是，采用NMP+PVDF體系制作電極，成本較高，且NMP有毒性，制作極片時(shí)會(huì)有NMP氣體揮發(fā)到空氣中，對(duì)操作工身體危害較大。另一方面，雖然現(xiàn)有的制備方法采用了NMP回收系統(tǒng)，但是不能做到百分之百回收，因此導(dǎo)致鋰離子電池成本居高不下，成為新能源電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。針對(duì)上述問(wèn)題，本行業(yè)內(nèi)開始研發(fā)采用殼聚糖及其衍生物制備鋰離子電池的水系粘結(jié)劑，并用該粘結(jié)劑與磷酸鐵鋰粉體混合制成正極漿料，最后涂覆于鋁箔制得正極極片成品。如公開號(hào)為102760883A公開的中國(guó)專利，其公開了一種鋰離子電池電極材料用粘結(jié)劑。然而，現(xiàn)有的水性粘結(jié)劑雖然具有成本低廉，環(huán)保安全的特點(diǎn)，但是由于該技術(shù)在水系粘結(jié)劑制備方法以及將該水系粘結(jié)劑制備極片的方法不夠成熟，導(dǎo)致制得的鋰離子電池在充放電次數(shù)、電池內(nèi)阻等方面性能并不理想。此外，由于磷酸鐵鋰電池具有良好的循環(huán)性和安全性能，目前電動(dòng)汽車使用的主流電池為磷酸鐵鋰動(dòng)力電池。但是磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用還受到成本高的限制，其循環(huán)使用的壽命還需要提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于，提供一種使用水性粘結(jié)劑和涂炭導(dǎo)電鋁箔集流體的磷酸鐵鋰電池正極極片的制備方法。本發(fā)明不僅無(wú)毒無(wú)害、環(huán)保安全，價(jià)格也較為低廉，而且本發(fā)明降低了電池的內(nèi)阻，同時(shí)提升了電池能量密度、倍率放電性能。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：一種使用水性粘結(jié)劑和涂炭導(dǎo)電鋁箔集流體的磷酸鐵鋰電池正極極片的制備方法，該方法所用的磷酸鐵鋰正極片使用涂炭導(dǎo)電鋁箔集流體，粘結(jié)劑使用水性粘結(jié)劑。該制備方法包括以下步驟；(1)改性水性粘結(jié)劑的制備；按質(zhì)量份將35-45份殼聚糖、15-25份聚環(huán)氧乙烷、15-25份水性粘結(jié)劑、5-15份羧甲基纖維素鈉和5-15份聚氨基甲酸酯充分混合后制得改性水性粘結(jié)劑；(2)將3-5份改性水性粘結(jié)劑和70-90份去離子水混合，在自轉(zhuǎn)1000-1500轉(zhuǎn)/分鐘和公轉(zhuǎn)15-20轉(zhuǎn)/分鐘、且-0.9mPa的真空條件下攪拌20-30分鐘；得到A品；(3)向A品中加入A品質(zhì)量2％-3％的導(dǎo)電劑，攪拌至導(dǎo)電劑充分潤(rùn)濕后，再在自轉(zhuǎn)2500-3000轉(zhuǎn)/分鐘和公轉(zhuǎn)60-70轉(zhuǎn)/分鐘、且-0.9mPa的真空條件下攪拌180-240min；得到B品；(4)向1-5份B品中加入92-95份磷酸鐵鋰干粉和15-25份去離子水混合，再在自轉(zhuǎn)2500-3000轉(zhuǎn)/分鐘和公轉(zhuǎn)60-80轉(zhuǎn)/分鐘、且-0.9mPa的真空條件下攪拌180-240min；得到C品；(5)將C品用150-200目的篩網(wǎng)過(guò)濾，將過(guò)濾得到的漿料涂覆于涂炭導(dǎo)電鋁箔集流體表面，得到成品。上述的使用水性粘結(jié)劑和涂炭導(dǎo)電鋁箔集流體的磷酸鐵鋰電池正極極片的制備方法中，步驟(1)中，按質(zhì)量份將40份殼聚糖、20份聚環(huán)氧乙烷、20份水性粘結(jié)劑、10份羧甲基纖維素鈉和10份聚氨脂樹脂充分混合后制得改性水性粘結(jié)劑。前述的使用水性粘結(jié)劑和涂炭導(dǎo)電鋁箔集流體的磷酸鐵鋰電池正極極片的制備方法中，所述的水性粘結(jié)劑為式I所示的殼聚糖及其衍生物，分散體系為去離子水或1％的醋酸-水混合體系；其中，衍生物I型的X選自各種烴類?；?、芳香?；?、烷基和芳香基；衍生物II型的Y選自烷烴類?；头枷沲；?。前述的使用水性粘結(jié)劑和涂炭導(dǎo)電鋁箔集流體的磷酸鐵鋰電池正極極片的制備方法中，步驟(2)中，將4份改性水性粘結(jié)劑和80份去離子水混合。前述的使用水性粘結(jié)劑和涂炭導(dǎo)電鋁箔集流體的磷酸鐵鋰電池正極極片的制備方法中，步驟(4)中，向1份B品中加入92-95份納米級(jí)磷酸鐵鋰干粉和20份去離子水混合。前述的使用水性粘結(jié)劑和涂炭導(dǎo)電鋁箔集流體的磷酸鐵鋰電池正極極片的制備方法中，步驟(4)中，分2-3次均勻向B品中加入磷酸鐵鋰干粉和去離子水。前述的使用水性粘結(jié)劑和涂炭導(dǎo)電鋁箔集流體的磷酸鐵鋰電池正極極片的制備方法中，步驟(5)中，所述的將過(guò)濾得到的漿料均勻涂覆在涂炭導(dǎo)電鋁箔集流體表面時(shí)，以實(shí)驗(yàn)涂布機(jī)為例走速為2000mm-3000mm/min，涂覆完經(jīng)60-70℃加熱干燥，再經(jīng)輥壓和膜切后制得成品。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明不僅對(duì)水性粘結(jié)劑的組分和配比關(guān)系作了改進(jìn)，還對(duì)該水性粘結(jié)劑和納米級(jí)磷酸鐵制備極漿料制備方法的眾多工序和參數(shù)作了改進(jìn)，同時(shí)，本發(fā)明還對(duì)鋰離子電池正極漿料的涂布方法作了改進(jìn)，改進(jìn)后的眾參數(shù)協(xié)同作用，降低了電池的內(nèi)阻，同時(shí)提升了電池能量密度、倍率放電性能，提高使用壽命。涂炭導(dǎo)電鋁箔集流體能夠提高磷酸鐵鋰正極活性材料和金屬鋁箔集流體之間的粘結(jié)力，從而極大的提高磷酸鐵鋰電池的循環(huán)壽命；水性粘結(jié)劑的使用可以降低電池的生產(chǎn)成本，且具有環(huán)保優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明結(jié)合兩種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，使用水性粘結(jié)劑和涂炭導(dǎo)電鋁箔集流體制備磷酸鐵鋰正極極片，提高磷酸鐵鋰電池的循環(huán)壽命，降低電池的生產(chǎn)成本，將推動(dòng)磷酸鐵鋰電池技術(shù)的發(fā)展以及新能源電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。申請(qǐng)人將本發(fā)明制得的鋰電池，與常規(guī)水系工藝生產(chǎn)的鋰電池，進(jìn)行了充放電試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如附圖1所示，從圖中可知前者在循環(huán)充放電1000周后容量保持率分別為91％，而后者只有84.1％，由此可以看出，本發(fā)明產(chǎn)品的充放電次數(shù)明顯優(yōu)于常規(guī)工藝產(chǎn)品的充放電次數(shù)。同時(shí)，申請(qǐng)人還對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品和常規(guī)工藝產(chǎn)品的內(nèi)阻作了測(cè)驗(yàn)，如果如下表所示：由上表可以看出，隨機(jī)抽取的18個(gè)樣本中，本發(fā)明產(chǎn)品的平均內(nèi)阻在4.4mΩ，而常規(guī)工藝產(chǎn)品的平均內(nèi)阻達(dá)到了6.1mΩ，相比之下可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明大大優(yōu)化了電池內(nèi)阻，提高了電池使用效率。附圖說(shuō)明附圖1是本發(fā)明的充放電試驗(yàn)對(duì)比圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例1：該制備方法包括以下步驟；(1)改性水性粘結(jié)劑的制備；按質(zhì)量份將35份殼聚糖、25份聚環(huán)氧乙烷、20份水性粘結(jié)劑、11份羧甲基纖維素鈉和10份聚氨基甲酸酯(也稱PU膠)充分混合后制得水性粘結(jié)劑，其中聚環(huán)氧乙烷、羧甲基纖維素鈉和聚氨基甲酸酯均可通過(guò)市售獲得。作為優(yōu)選，所述的水性粘結(jié)劑可以采用公開號(hào)為102760883A公開的鋰離子電池電極材料用粘結(jié)劑。具體地，所述的水性粘結(jié)劑為式I所示的殼聚糖及其衍生物，分散體系為去離子水或1％的醋酸-水混合體系；其中，衍生物I型的X選自各種烴類酰基、芳香?；?、烷基和芳香基；衍生物II型的Y選自烷烴類?；头枷沲；?。作為其它選擇，所述的水性粘結(jié)劑也可以采用市場(chǎng)在售的常規(guī)水性粘結(jié)劑。(2)將4份改性水性粘結(jié)劑和80份去離子水混合，在自轉(zhuǎn)1200轉(zhuǎn)/分鐘和公轉(zhuǎn)17/分鐘、且-0.9mPa的真空條件下攪拌30分鐘；得到A品；(3)向A品中加入A品質(zhì)量2％-3％的導(dǎo)電劑，攪拌至導(dǎo)電劑充分潤(rùn)濕后，再在自轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)/分鐘和公轉(zhuǎn)60轉(zhuǎn)/分鐘、且-0.9mPa的真空條件下攪拌240min；得到B品；(4)向3份B品中加入95份磷酸鐵鋰干粉和15份去離子水混合，再在自轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)/分鐘和公轉(zhuǎn)60轉(zhuǎn)/分鐘、且-0.9mPa的真空條件下攪拌180min；得到C品；(5)將C品用200目的篩網(wǎng)過(guò)濾，將過(guò)濾得到的漿料均勻涂覆在涂炭導(dǎo)電鋁箔集流體表面時(shí)，以實(shí)驗(yàn)涂布機(jī)為例走速為2000mm/min，涂覆完經(jīng)70℃加熱干燥，再經(jīng)輥壓和膜切后制得成品。實(shí)施例2：該制備方法包括以下步驟；(1)改性水性粘結(jié)劑的制備；按質(zhì)量份將40份殼聚糖、20份聚環(huán)氧乙烷、20份水性粘結(jié)劑、10份羧甲基纖維素鈉和10份聚氨基甲酸酯充分混合后制得水性粘結(jié)劑。(2)將4份改性水性粘結(jié)劑和80份去離子水混合，在自轉(zhuǎn)1500轉(zhuǎn)/分鐘和公轉(zhuǎn)15/分鐘、且-0.9mPa的真空條件下攪拌25分鐘；得到A品；(3)向A品中加入A品質(zhì)量3％的導(dǎo)電劑，攪拌至導(dǎo)電劑充分潤(rùn)濕后，再在自轉(zhuǎn)2700轉(zhuǎn)/分鐘和公轉(zhuǎn)70轉(zhuǎn)/分鐘、且-0.9mPa的真空條件下攪拌200min；得到B品；(4)向1份B品中加入93份磷酸鐵鋰干粉和20份去離子水混合，再在自轉(zhuǎn)2500轉(zhuǎn)/分鐘和公轉(zhuǎn)60轉(zhuǎn)/分鐘、且-0.9mPa的真空條件下攪拌200min；得到C品；(5)將C品用150目的篩網(wǎng)過(guò)濾，將過(guò)濾得到的漿料均勻涂覆在涂炭導(dǎo)電鋁箔集流體表面時(shí)，以實(shí)驗(yàn)涂布機(jī)為例走速為2500mm/min，涂覆完經(jīng)65℃加熱干燥，再經(jīng)輥壓和膜切后制得成品。