本发明涉及电池浆料领域，尤其是涉及一种负极浆料及其制备方法与用途。
背景技术：
：在现有的二次电池体系中，无论从发展空间，还是从寿命、比能量、工作电压和自放电率等技术指标来看，锂离子电池都是当前最有竞争力的二次电池。锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率小、绿色环保等优点，成为二次电池发展的趋势；已广泛应用于无线通讯、数码相机、笔记本电脑等便携电器的电源，并在用作航空航天、国防军工、电动汽车、电动摩托车、野外作业、潜艇等特殊应用领域电源方面具有广阔的应用前景。浆料的制备是锂离子电池生产环节的关键工序，电极浆料的性能对锂离子电池的性能有着重要的影响。电极浆料中各组分分散得越均匀，极片便具有越好的加工性能，且电极各处的阻抗分布均匀，在充放电时活性物质的作用可以发挥得越大，更有利于提升电池的性能。传统的负极浆料制备大多采用湿法混合，该工艺方法制备过程时间长，一般为13.5h，生产效率低。为提高生产效率，该方法是先在制胶罐中加入水、第一粘结剂、分散剂和导电剂进行搅拌制胶，得到胶液，然后再将所得胶液转移至搅拌罐中加入负极活性物质和第二粘结剂后再进行搅拌制浆，最后得到负极浆料。该方法中制胶后会将胶液从制胶罐转移至搅拌罐，该过程操作困难，且制备得到的浆料性能(如粘度、细度和固含量)不稳定，易沉降，涂布后外观不良率较高。有鉴于此，特提出本发明。技术实现要素：本发明的第一目的在于提供一种负极浆料的制备方法，以解决现有制浆工艺中搅拌时间长、生产效率低且制备得到的浆料性能不稳定、易沉降以及分散效果差的技术问题。本发明的第二目的在于提供一种根据上述制备方法得到的负极浆料，该浆料稳定性好，不易沉降、分散效果好且与负极集流体的粘结力高。本发明的第三目的在于提供一种上述负极浆料的制备方法的用途。为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：一种负极浆料的制备方法，包括以下步骤：步骤a)：先将第一粘结剂和分散剂与60-70％的水混合搅拌制得胶液；步骤b)：将所述胶液与负极活性物质混合后再与20-25％的水混合搅拌得到浆料中间产物；步骤c)将所得浆料中间产物与第二粘结剂和剩余量的水混合搅拌得到所述负极浆料；其中，步骤a)～步骤c)所用水的总量为配方量用水。进一步的，所述步骤a)中，所述第一粘结剂为cmc粘结剂。进一步的，所述步骤a)中，搅拌过程中的公转速度为10-20rpm，自转速度为900-1100rpm，搅拌时间为100-150min；优选地，所述步骤a)中，先在10-15rpm公转速度下搅拌10-15min；然后再将公转速度调整为15-20rpm，自转速度调整为900-1100rpm，搅拌110-130min。进一步的，所述步骤b)中，先将所述胶液与部分负极活性物质混合搅拌均匀后再与剩余部分负极活性物质混合搅拌；优选地，先将所述胶液与3/7～5/7的负极活性物质混合搅拌均匀后再与剩余部分负极活性物质混合搅拌；优选地，先将所述胶液与导电剂和3/7～5/7的负极活性物质混合搅拌均匀后再与剩余部分负极活性物质混合搅拌；进一步的，所述步骤b)中，将所述胶液与3/7～5/7的负极活性物质混合搅拌，搅拌工艺参数为：搅拌过程中的公转速度为15-25rpm，自转速度为900-1100rpm，搅拌时间为20-40min；优选地，与剩余部分负极活性物质混合搅拌的工艺参数为：公转速度为25-35rpm，自转速度为1300-1500rpm，搅拌时间为150-200min。进一步的，所述步骤b)中，所述胶液与负极活性物质混合后再与20-25％的水混合搅拌的工艺参数为：公转速度为25-35rpm，自转速度为1400-1600rpm，搅拌时间为20-40min。进一步的，所述步骤c)中，所述第二粘结剂为sbr粘结剂。进一步的，所述步骤c)中，搅拌的工艺参数为：公转速度为15-25rpm，自转速度为400-600rpm，搅拌时间为20-40min。进一步的，所述负极活性物质为石墨。一种负极浆料，根据上述制备方法得到。一种上述制备方法在制备锂离子电池负极中的用途。与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明提供的负极浆料的制备方法，在制胶的过程中先加入部分水，而非一次性加入所有水，通过搅拌得到高粘度的胶液，通过在高粘度下进行搅拌，缩短了胶液的搅拌时间，减少了胶液搅拌过程中对第一粘结剂的机械破坏力，简化了胶液的工艺流程，提高了胶液的稳定性。在制浆过程中，在高粘度胶液中加入负极活性物质进行搅拌，负极活性物质的颗粒之间有较大的摩擦力，通过高粘度搅拌，可以提高浆料中负极活性物质的分散效果，缩短搅拌时间，防止浆料沉降。最后再加入第二粘结剂和剩余量的水可以调整浆料粘度。利用本发明提供的制备方法得到的负极浆料具有以下优点：1)本发明中的制胶和制浆均在搅拌罐中进行，工艺搅拌时间为6.5h，与传统的搅拌工艺相比，生产效率提高了一半；由于工艺时间的缩短，省去了胶液转移的步骤；2)浆料性能(粘度、细度、固含量)稳定，出料后静置90h无沉降，涂布后外观无异常；3)采用本发明提供的制备方法可以降低加工成本，日产能为588000ah时，每年可节约379456元。利用本发明提供的负极浆料的制备方法制备得到的负极，负极活性材料层与集流体间剥离强度可以达到15.5-17n/m。具体实施方式下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。本发明的一个方面提供了一种负极浆料的制备方法，包括以下步骤：步骤a)：先将第一粘结剂和分散剂与60-70％的水混合搅拌制得胶液；步骤b)：将所述胶液与负极活性物质混合后再与20-25％的水混合搅拌得到浆料中间产物；步骤c)将所得浆料中间产物与第二粘结剂和剩余量的水混合搅拌得到所述负极浆料；其中，步骤a)～步骤c)所用水的总量为配方量用水。本发明提供的负极浆料的制备方法，在制胶的过程中先加入部分水，而非一次性加入所有水，通过搅拌得到高粘度的胶液，通过在高粘度下进行搅拌，减少了胶液的搅拌时间，减少了胶液搅拌过程中对第一粘结剂的机械破坏力，简化了胶液的工艺流程，提高了胶液的稳定性。在制浆过程中，在高粘度胶液中加入负极活性物质进行搅拌，负极活性物质的颗粒之间有较大的摩擦力，通过高粘度搅拌，可以提高浆料中负极活性物质的分散效果，缩短搅拌时间，防止浆料沉降。最后再加入第二粘结剂和剩余量的水可以调整浆料粘度。利用本发明提供的制备方法得到的负极浆料具有以下优点：1)本发明中的制胶和制浆均在搅拌罐中进行，工艺搅拌时间为6.5h，与传统的搅拌工艺相比，生产效率提高了一半；由于工艺时间的缩短，省去了胶液转移的步骤；2)浆料性能(粘度、细度、固含量)稳定，出料后静置90h无沉降，涂布后外观无异常；3)采用本发明提供的制备方法可以降低加工成本，产能为588000ah时，每年可节约379456元。利用本发明提供的负极浆料的制备方法制备得到的负极，负极活性材料层与集流体间剥离强度可以达到15.5-17n/m。可以理解的是，本发明中并未对负极浆料的配方做具体限定，目前中的湿法制浆工艺所用负极浆料配方均可以用本发明提供的制备方法进行。另外，需要说明的是，本发明中的水指去离子水。在本发明步骤a)中，可以在制备胶液的过程中加入导电剂，即将第一粘结剂、导电剂和分散剂与60-70％的水混合搅拌制得胶液，再进行其他步骤。加入导电剂可以增加负极的导电性。在本发明的一些实施方式中，所述步骤a)中，所述第一粘结剂为cmc粘结剂。羧甲基纤维素钠(简称为cmc)为水溶性黏结剂，与丁苯橡胶(简称为sbr)合用能减少颗粒之间的团聚，提高界面的稳定性，提高电极的真实比表面积，有效减少电化学极化，从而提高放电容量。选用cmc粘结剂作为第一粘结剂可以提高其在水中的溶解度，使所得胶液更均匀。在本发明的一些实施方式中，所述步骤a)中，搅拌过程中的公转速度为10-20rpm，自转速度为900-1100rpm，搅拌时间为100-150min。在本发明的一些实施方式中，所述步骤a)中，先在10-15rpm公转速度下搅拌10-15min；然后再将公转速度调整为15-20rpm，自转速度调整为900-1100rpm，搅拌110-130min。在上述条件下进行搅拌混合，即当搅拌工艺中的转速在上述范围内，可以使得各物质更加充分的混合，可以充分发挥分散剂的分散作用，使第一粘结剂更均匀地分布于水中，取得较好的混合效果，还有助于缩短工时。对于混合搅拌过程的温度不做特殊限定，例如，可以大于或等于15℃且小于或等于35℃。对于混合搅拌过程采用的混合器不做特殊限定，例如，可以为行星运动式混合器或行星运动式行星混合器等。在本发明的一些实施方式中，所述步骤b)中，先将所述胶液与部分负极活性物质混合搅拌均匀后再与剩余部分负极活性物质混合搅拌。在本发明的一些实施方式中，先将所述胶液与3/7～5/7的负极活性物质混合搅拌均匀后再与剩余部分负极活性物质混合搅拌。将负极活性物质分次加入，可以加快负极活性物质在胶液中的润湿效果，提高负极活性物质在胶液中的分散性，使其分散更均匀，缩短制浆时间，阻止颗粒的团聚，减少浆料中大颗粒的存在，使负极浆料中的颗粒更稳定地分散于胶液中。在本发明的一些实施方式中，先将所述胶液与导电剂和3/7～5/7的负极活性物质混合搅拌均匀后再与剩余部分负极活性物质混合搅拌。除了可以在步骤a)中加入导电剂外，还可以在加入负极活性物质的同时加入导电剂，缩短胶液搅拌时间，减少胶液搅拌过程中对cmc胶液的消耗，提高游离cmc的含量，改善浆料的出料过筛效果。在本发明的一些实施方式中，所述步骤b)中，将所述胶液与3/7～5/7的负极活性物质混合搅拌，搅拌工艺参数为：搅拌过程中的公转速度为15-25rpm，自转速度为900-1100rpm，搅拌时间为20-40min。在本发明的一些实施方式中，与剩余部分负极活性物质混合搅拌的工艺参数为：公转速度为25-35rpm，自转速度为1300-1500rpm，搅拌时间为150-200min。在本发明的一些实施方式中，所述步骤b)中，所述胶液与负极活性物质混合后再与20-25％的水混合搅拌的工艺参数为：公转速度为25-35rpm，自转速度为1400-1600rpm，搅拌时间为20-40min。通过采用上述搅拌工艺，可以实现在高粘度胶液中使负极活性物质充分分散，最后形成分散均匀、稳定性好、一致性好的浆料，在提高生产效率的同时，保证了浆料性能的一致性。在本发明的一些实施方式中，所述步骤c)中，所述第二粘结剂为sbr粘结剂。丁苯橡胶(简称为sbr)，与cmc粘结剂合用能减少颗粒之间的团聚，提高界面的稳定性，进而提高浆料的稳定性，有效防止其产生沉降。在本发明的一些实施方式中，所述步骤c)中，搅拌的工艺参数为：公转速度为15-25rpm，自转速度为400-600rpm，搅拌时间为20-40min。在本发明的一些实施方式中，所述负极活性物质为石墨。本发明的第二个方面提供了一种负极浆料，根据上述方法制备得到。该负极浆料的稳定性好，静置90h以上无沉降，将该浆料涂覆于集流体上后，所得负极活性材料层与集流体间的粘结力强，比传统湿混工艺得到的负极浆料的粘结强度高出30％以上。一种上述制备方法在制备锂离子电池负极中的用途。下面将结合实施例和对比例对本发明做进一步详细的说明。实施例1本实施例是一种负极浆料的制备方法，包括以下步骤：步骤a)：先将cmc粘结剂、分散剂和导电剂与70％的水混合搅拌制得胶液；混合搅拌的工艺参数为：先在10rpm公转速度下搅拌10min；然后再将公转速度调整为20rpm，自转速度调整为1000rpm，搅拌120min；步骤b)：先将所述胶液与4/7的负极活性物质混合搅拌均匀后再与剩余部分负极活性物质混合搅拌，之后再与25％的水混合搅拌得到浆料中间产物；将所述胶液与4/7的负极活性物质混合搅拌，搅拌工艺参数为：搅拌过程中的公转速度为20rpm，自转速度为1000rpm，搅拌时间为30min；与剩余部分负极活性物质混合搅拌的工艺参数为：公转速度为30rpm，自转速度为1400rpm，搅拌时间为180min；与20-25％的水混合搅拌的工艺参数为：公转速度为30rpm，自转速度为1500rpm，搅拌时间为30min；步骤c)将所得浆料中间产物与sbr粘结剂和剩余量的水混合搅拌得到所述负极浆料；所述步骤c)中，搅拌的工艺参数为：公转速度为20rpm，自转速度为500rpm，搅拌时间为30min。其中，步骤a)～步骤c)所用水的总量为配方量用水。实施例2本实施例是一种负极浆料的制备方法，包括以下步骤：步骤a)：先将cmc粘结剂、分散剂和导电剂与65％的水混合搅拌制得胶液；混合搅拌的工艺参数为：先在15rpm公转速度下搅拌15min；然后再将公转速度调整为18rpm，自转速度调整为900rpm，搅拌110min；步骤b)：先将所述胶液与3/7的负极活性物质混合搅拌均匀后再与剩余部分负极活性物质混合搅拌，之后再与20％的水混合搅拌得到浆料中间产物；将所述胶液与3/7的负极活性物质混合搅拌，搅拌工艺参数为：搅拌过程中的公转速度为15rpm，自转速度为900rpm，搅拌时间为20min；与剩余部分负极活性物质混合搅拌的工艺参数为：公转速度为25rpm，自转速度为1300rpm，搅拌时间为150min；与20-25％的水混合搅拌的工艺参数为：公转速度为25rpm，自转速度为1400rpm，搅拌时间为20min；步骤c)将所得浆料中间产物与sbr粘结剂和剩余量的水混合搅拌得到所述负极浆料；所述步骤c)中，搅拌的工艺参数为：公转速度为15rpm，自转速度为400rpm，搅拌时间为20min。其中，步骤a)～步骤c)所用水的总量为配方量用水。实施例3本实施例是一种负极浆料的制备方法，包括以下步骤：步骤a)：先将cmc粘结剂、分散剂和导电剂与60％的水混合搅拌制得胶液；混合搅拌的工艺参数为：先在13rpm公转速度下搅拌13min；然后再将公转速度调整为20rpm，自转速度调整为1100rpm，搅拌130min；步骤b)：先将所述胶液与5/7的负极活性物质混合搅拌均匀后，再与剩余部分负极活性物质混合搅拌，之后再与25％的水混合搅拌得到浆料中间产物；将所述胶液与5/7的负极活性物质混合搅拌，搅拌工艺参数为：搅拌过程中的公转速度为25rpm，自转速度为1100rpm，搅拌时间为40min；与剩余部分负极活性物质混合搅拌的工艺参数为：公转速度为35rpm，自转速度为1500rpm，搅拌时间为200min；与20-25％的水混合搅拌的工艺参数为：公转速度为35rpm，自转速度为1600rpm，搅拌时间为40min；步骤c)将所得浆料中间产物与sbr粘结剂和剩余量的水混合搅拌得到所述负极浆料；所述步骤c)中，搅拌的工艺参数为：公转速度为25rpm，自转速度为600rpm，搅拌时间为40min。其中，步骤a)～步骤c)所用水的总量为配方量用水。实施例4本实施例是一种负极浆料的制备方法，包括以下步骤：步骤a)：先将cmc粘结剂和分散剂与70％的水混合搅拌制得胶液；混合搅拌的工艺参数为：先在10rpm公转速度下搅拌10min；然后再将公转速度调整为20rpm，自转速度调整为1000rpm，搅拌120min；步骤b)：先将所述胶液与导电剂和4/7的负极活性物质混合搅拌均匀后再与剩余部分负极活性物质混合搅拌，之后再与25％的水混合搅拌得到浆料中间产物；将所述胶液与导电剂和4/7的负极活性物质混合搅拌，搅拌工艺参数为：搅拌过程中的公转速度为20rpm，自转速度为1000rpm，搅拌时间为30min；与剩余部分负极活性物质混合搅拌的工艺参数为：公转速度为30rpm，自转速度为1400rpm，搅拌时间为180min；与25％的水混合搅拌的工艺参数为：公转速度为30rpm，自转速度为1500rpm，搅拌时间为30min；步骤c)将所得浆料中间产物与sbr粘结剂和剩余量的水混合搅拌得到所述负极浆料；所述步骤c)中，搅拌的工艺参数为：公转速度为20rpm，自转速度为500rpm，搅拌时间为30min。其中，步骤a)～步骤c)所用水的总量为配方量用水。对比例1本对比例是一种负极浆料的制备方法，包括以下步骤：1)先将cmc粘结剂和100％去离子水混合搅拌，搅拌工艺参数为：公转50hz，自转50hz，搅拌时间180min；2)加入分散剂，在公转50hz，自转50hz条件下搅拌30min；3)加入导电剂，在公转50hz，自转50hz条件下搅拌240min，得到胶液；4)胶液与4/7的负极活性物质混合搅拌，搅拌工艺参数为：搅拌过程中的公转速度为20rpm，自转速度为800rpm，搅拌时间为30min；5)与剩余部分负极活性物质混合搅拌的工艺参数为：公转速度为30rpm，自转速度为1500rpm，搅拌时间为240min；6)加入去离子水混合搅拌调整浆料粘稠度，搅拌工艺参数为：公转速度为30rpm，自转速度为1500rpm，搅拌时间为30min；7)加入sbr进行混合搅拌调整浆料粘结度，搅拌工艺参数为：公转速度为30rpm，搅拌时间为30min。从实施例1-4和对比例1的浆料工艺搅拌时间可以看出，利用实施例1-4提供的制备方法可以将工艺搅拌时间减少6.5h左右，在提高生产效率的同时，避免胶液从制胶罐转移到搅拌罐。实施例1-4提供的制备方法是利用高粘度搅拌过程中浆料颗粒间的摩擦力，提高浆料的分散效果，在缩短搅拌时间6.5h的同时，达到防止浆料沉降和提高负极活性材料层与集流体间粘结力的目的。分别将根据实施例1-4和对比例1提供的制备方法得到的负极浆料静置，并观察浆料的沉降情况。分别将根据实施例1-4和对比例1提供的制备方法得到的负极浆料涂布于相同的集流体上，测试其与集流体的粘结力，结果列于表1。表1粘结力测试结果测试性能实施例1实施例2实施例3实施例4对比例1粘结力16.815.716.116.511.2沉降情况90h无沉降90h无沉降90h无沉降90h无沉降24h出现沉降从表1中的数据可以看出，利用实施例1-4提供的制备方法得到的负极浆料，其与集流体的粘结力更高，与传统的工艺相比，粘结力提高了40％以上。尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。当前第1页12