锂离子电池正极浆料的制备方法与流程

本发明涉及锂离子电池制造技术领域，特别是涉及一种锂离子电池正极浆料的制备方法。

背景技术：

锂离子电池作为电动汽车的心脏，其发展对电动汽车的性能起着关键作用。目前，随着新能源汽车产业发展快速，如何降低锂离子电池的制造成本，延长锂离子电池的循环寿命，已经成为制约新能源产能推广与普及的瓶颈。

锂离子电池的制作工艺通常包括制浆、涂膜、装配、化成四个步骤。作为源头的浆料制备，匀浆搅拌工艺的好坏对后续涂膜以及最终成品电池的性能起着决定性的作用。目前，现有的锂离子电池正极浆料制备方法中，制浆时间过长，制得的浆料分散不够均匀，设备利用率低，导致人工与设备成本较高。因此，如何对现有匀浆工艺进行变革，从而提升正极浆料制备的效率、降低锂离子电池制造成本，并优化锂离子电池的循环性能，值得深入研究。

技术实现要素：

本发明的一个目的是要解决现有技术中制备的锂离子电池正极浆料，制浆时间过长，制得的浆料分散不够均匀，设备利用率低，导致人工与设备成本较高的问题。

本发明一个进一步的目的是要通过采用本申请的锂离子电池正极浆料的制备方法，提升锂离子电池的循环寿命。

特别地，本发明提供了一种锂离子电池正极浆料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将正极活性材料、导电剂和粘接剂混合并搅拌分散，得到混合物；

S2、将溶剂分成至少两份，并分批倒入所述混合物中搅拌，得到粗混浆料；

S3、将所述粗混浆料高速搅拌，得到精混浆料。

进一步地，在步骤S1中，所述正极活性材料、所述导电剂和所述粘接剂采用双行星搅拌机混合并搅拌分散。

进一步地，在步骤S1中，所述双行星搅拌机的分散桨的转速为10-50转/分，分散盘的转速为0-50转/分。

进一步地，在步骤S1中，所述双行星搅拌机的搅拌时间为0.8-1.2h。

进一步地，在步骤S2中，所述溶剂分成两份，并分两批倒入所述混合物中搅拌。

进一步地，步骤S2包括以下子步骤：

S21、在S1中得到的所述混合物中倒入第一批重量份为10％-30％的所述溶剂并搅拌，所述分散桨的转速为10-50转/分，所述分散盘的转速为0-50转/分；

S22、在步骤S21完成后，倒入第二批剩余重量份的所述溶剂并搅拌，得到所述粗混浆料，所述分散桨的转速为10-50转/分，所述分散盘的转速为1000-2000转/分。

进一步地，步骤S21和步骤S22的搅拌时间分别为0.8-1.2h。

进一步地，在步骤S3中，所述粗混浆料采用高速分散搅拌机进行精混，得到精混浆料。

进一步地，所述高速分散搅拌机的转速为2000-4000转/分，搅拌时间为0.8-1.2h。

进一步地，所述锂离子电池正极浆料的制备方法还包括以下步骤：

S4、测试步骤S3中得到的所述精混浆料的浆料粘度和细度是否达到合格的浆料粘度和细度；

S5、在步骤S4中测试的所述精混浆料的浆料粘度和细度合格则制浆结束，不合格则返回步骤S3继续搅拌。

本发明的锂离子电池正极浆料的制备方法，采用分步骤的制浆工艺技术，首先，将正极活性材料、导电剂和粘接剂混合并搅拌分散，得到混合物。然后，将溶剂分成至少两份，并分批倒入所述混合物中搅拌，得到粗混浆料。最后，将所述粗混浆料高速搅拌，得到精混浆料。本发明的锂离子电池正极浆料的制备方法，采用分步骤的制浆工艺技术，固体原料(正极活性材料、导电剂和粘接剂)先进行初步混合。然后分批加入溶剂进行粗混，得到粗混浆料。最后，将粗混浆料进行精混，得到精混浆料——锂离子电池正极浆料。通过采用先粗混后精混的分步骤制浆工艺，有效提高混合搅拌的效率，缩短整体的制浆时间。同时通过采用先粗混后精混的制备方法，可以有效提高锂离子正极浆料的分散均匀性，从而有效提升锂离子电池的循环寿命。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明实施例的锂离子电池正极浆料的制备方法的制备流程图；

图2是根据本发明实施例的锂离子电池正极浆料制备的锂离子电池的循环曲线图。

具体实施方式

本发明实施例的锂离子电池正极浆料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将正极活性材料、导电剂和粘接剂混合并搅拌分散，得到混合物；

S2、将溶剂分成至少两份，并分批倒入所述混合物中搅拌，得到粗混浆料；

S3、将所述粗混浆料高速搅拌，得到精混浆料。

也就是说，参见图1，在本发明实施例的锂离子电池正极浆料的制备方法中，采用分步骤的制浆工艺技术。首先，可以将正极活性材料、导电剂和粘接剂混合并搅拌分散，正极活性材料、导电剂和粘接剂分别为固体原料，容易搅拌混合。通过对正极活性材料、导电剂和粘接剂先进行初步混合，有利于提高后续混合搅拌的效率，缩短工艺的整体制备时间。正极活性材料、导电剂和粘接剂投入混合的过程可以优选在环境温度为20℃-30℃、相对湿度RH≤20％的条件性进行，保证正极活性材料、导电剂和粘接剂的性能最优化，有利于改善锂离子电池浆料的整体性能。

然后，向正极活性材料、导电剂和粘接剂的混合物中加入溶剂，溶剂可以分成至少两份，并且分批加入到混合物中搅拌，得到粗混浆料。也就是说，本申请的溶剂不是一次性加入到正极活性材料、导电剂和粘接剂的混合物中，而是分为至少两次加入，每一批加入溶剂后都对混合物进行搅拌。通过分批加入溶剂的方法，能够保证溶剂与正极活性材料、导电剂和粘接剂的混合物混合更加充分，浆料分散更加均匀，提高锂离子正极浆料混合搅拌的效率。

最后，将粗混浆料进行高速搅拌，得到精混浆料，也就是锂离子电池正极浆料。

需要说明的是，本申请的主要是提供一种分步骤的制浆工艺，本申请的正极活性材料可以为钴酸锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂、镍钴铝等一种或两种以上混合物。导电剂可以为导电炭黑、乙炔黑或导电石墨中的一种或多种。粘接剂可以为聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯或丁苯。溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺或四氢呋喃。

由此，本发明的锂离子电池正极浆料的制备方法，采用分步骤的制浆工艺技术，固体原料(正极活性材料、导电剂和粘接剂)先进行初步混合。然后分批加入溶剂进行粗混，得到粗混浆料。最后，将粗混浆料进行精混，得到精混浆料——锂离子电池正极浆料。通过采用先粗混后精混的分步骤制浆工艺，有效提高混合搅拌的效率，缩短整体的制浆时间。同时通过采用先粗混后精混的制备方法，可以有效提高锂离子正极浆料的分散均匀性，从而有效提升锂离子电池的循环寿命。

根据本发明的一个实施例，在步骤S1中，正极活性材料、导电剂和粘接剂采用双行星搅拌机混合并搅拌分散。也就是说，正极活性材料、导电剂和粘接剂可以依次投入双行星搅拌机中进行混合搅拌，得到分散的初步混合物。双行星搅拌机可以同时进行自转和公转，双行星搅拌机特别适合粘稠体原料的搅拌，物料经双行星搅拌机搅拌后混合充分，分散均匀，有利于提高锂离子正极浆料的搅拌效率，保证锂离子正极浆料的分散均匀性，从而有效提升锂离子电池的循环寿命。

根据本发明的一个优选实施例，在步骤S1中，双行星搅拌机的分散桨的转速为10-50转/分，分散盘的转速为0-50转/分。双行星搅拌机的搅拌时间为0.8-1.2h。换句话说，本申请的锂离子正极浆料在初步混合过程中，正极活性材料、导电剂和粘接剂在双行星搅拌机中搅拌的转速为分散桨的转速为10-50转/分，分散盘的转速为0-50转/分。搅拌时间为0.8-1.2h。通过先将固体原料的正极活性材料、导电剂和粘接剂在双行星搅拌机中搅拌后可以得到分散混合均匀的初步混合物，有利于提高后续混合搅拌的效率，缩短工艺的整体制备时间，也就能够提高设备利用率，降低人工与设备成本。

在本发明的一些具体实施方式中，步骤S2，向正极活性材料、导电剂和粘接剂的混合物中加入溶剂，溶剂可以分成两份，分两批倒入正极活性材料、导电剂和粘接剂的混合物中搅拌。每一批加入溶剂后都对混合物进行搅拌。通过分批加入溶剂的方法，能够保证溶剂与正极活性材料、导电剂和粘接剂的混合物混合更加充分，浆料分散更加均匀，提高锂离子正极浆料混合搅拌的效率。优选地，第一批倒入的溶剂的重量份为10％-30％，将10％-30％重量份的溶剂先倒入正极活性材料、导电剂和粘接剂的混合物中，同时，在双行星搅拌机的分散桨的转速为10-50转/分，分散盘的转速为0-50转/分的条件下继续混合搅拌。搅拌0.8-1.2h后，第二批剩余重量份的溶剂倒入上述搅拌的混合浆料中，同时，在双行星搅拌机的分散桨的转速为10-50转/分，分散盘的转速为1000-2000转/分。继续搅拌0.8-1.2h后，得到粗混浆料。通过分两批向双行星搅拌机中加入溶剂的方法，能够保证溶剂与正极活性材料、导电剂和粘接剂的混合物混合更加充分，浆料分散更加均匀，提高锂离子正极浆料混合搅拌的效率。

根据本发明的一个优选实施例，在步骤S3中，粗混浆料采用高速分散搅拌机进行精混，得到精混浆料。也就是说，本发明通过分批加入溶剂搅拌得到粗混浆料后将其转入高速分散搅拌机中，对上述粗混浆料进行进一步精混处理。精混处理过程中，高速分散搅拌机的转速为2000-4000转/分，搅拌时间为0.8-1.2h。通过高速分散搅拌机的高速搅拌后可以得到本申请的锂离子电池正极浆料。本发明的锂离子电池正极浆料的制备方法，通过采用分步骤的制浆工艺技术，固体原料(正极活性材料、导电剂和粘接剂)先进行初步混合。然后分批加入溶剂进行粗混，得到粗混浆料。最后，将粗混浆料进行精混，得到精混浆料——锂离子电池正极浆料。通过采用先粗混后精混的分步骤制浆工艺，有效提高混合搅拌的效率，缩短整体的制浆时间。整个制浆时间大约在3.2-4h，现有技术中的制浆时间都在4h以上，由此可见，本发明的锂离子电池正极浆料的制备方法，大大缩短了制浆时间。同时通过采用先粗混后精混的制备方法，可以有效提高锂离子正极浆料的分散均匀性，从而有效提升锂离子电池的循环寿命。

在本发明的一些具体实施方式中，锂离子电池正极浆料的制备方法还包括以下步骤：

S4、测试步骤S3中得到的所述精混浆料的浆料粘度和细度是否达到合格的浆料粘度和细度；

S5、在步骤S4中测试的所述精混浆料的浆料粘度和细度合格则制浆结束，不合格则返回步骤S3继续搅拌。

也就是说，本发明的锂离子电池正极浆料的制备方法，在精混浆料完成后，可以先对精混浆料的浆料粘度和细度进行测量，如果测试的精混浆料的浆料粘度和细度合格，则完成锂离子电池正极浆料的制备。如果测试的结果不合格，则可以将精混浆料在高速分散搅拌机中继续精混处理，直至测试的精混浆料合格为止，保证制备的每一批锂离子电池正极浆料都能具有良好的性能，保证锂离子电池性能优异。

参见图2，由本发明实施例的制备方法制备的锂离子电池正极浆料，最终制备的锂离子电池的循环次数能够达到3000圈以上，并且在循环到3000圈的时候还能保持在0.8以上。由此得出，根据本发明实施例锂离子电池正极浆料的制备方法制备得到的锂离子电池正极材料具有优异的电池性能。

总而言之，本发明的锂离子电池正极浆料的制备方法，采用分步骤的制浆工艺技术，固体原料(正极活性材料、导电剂和粘接剂)先进行初步混合。然后分批加入溶剂进行粗混，得到粗混浆料。最后，将粗混浆料进行精混，得到精混浆料——锂离子电池正极浆料。通过采用先粗混后精混的分步骤制浆工艺，有效提高混合搅拌的效率，缩短整体的制浆时间。同时通过采用先粗混后精混的制备方法，可以有效提高锂离子正极浆料的分散均匀性，从而有效提升锂离子电池的循环寿命。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。