专利名称：适用于涂布工艺的锂锰正极浆料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种一次性锂锰电池领域，更具体地说它是一种适用于涂布工艺的锂锰正极浆料。本发明还涉及这种锂锰正极浆料的制备方法。背景技一次锂锰电池由于具备高容量、高电压和长寿命的特点，被广泛应用于智能三表(水表、电表和气表)和其他工业仪器、仪表中。为提高产品品质，降低生产成本和扩大生产规模，利用新式的涂布工艺取代传统的压膜工艺是锂锰电池行业的发展趋势。两种工艺制作正极片的方法截然不同，对正极浆料在流动性、黏度和固含量方面的要求差异也非常大，以PTFE (聚四氟乙烯树脂)为粘合剂的配方体系根本无法配制出满足涂布要求的浆料，其中存在的主要问题是，浆料中的固液成分分层现象明显，浆料与铝箔之间不具备足够的附着力，导致正极片无法成型，因此需要针对涂布工艺的特性开发一种合适的配方。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有背景技术的不足之处，而提供一种适用于涂布工艺的锂锰正极浆料。它解决正极浆料固液分层和正极料与铝箔基体附着力不够的问题，同时又不对电池的放电性能造成负面影响。本发明的目的是通过如下措施来达到的锂锰电池正极浆料，其特征在于各成分及其在总量中的重量百分比为电解二氧化锰43_48%，导电炭黑1_2%，胶体石墨1_2%，羧甲基纤维素钠0. 5-1%，丁苯橡胶乳液2-3%，去离子水45-50%。
在上述技术方案中，所述电解二氧化锰纯度为91%。在上述技术方案中，所述丁苯橡胶乳液固含量为60%。在上述技术方案中，所述电解二氧化锰45kg，导电炭黑1. 4kg，胶体石墨I. 9kg，羧甲基纤维素钠0. 8kg, 丁苯橡胶乳液2. 4kg,去离子水48. 5L (优选的技术方案)。适用于涂布工艺的锂锰正极浆料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤(I)、称取电解二氧化锰置于380°C烘箱中烘烤12h后冷却至室温待用；(2 )、分别称取导电炭黑和胶体石墨加入到烘烤后待用的电解二氧化锰粉料中，利用球磨机将三种干粉混合2h，混合完毕并等待粉尘沉降后将混合好的干粉转移至洁净的金属料桶待用；(3)、在一洁净金属料桶中注入去离子水，在搅拌机的慢速搅拌下将羧甲基纤维素钠缓慢加入到去离子水中，加完后将搅拌速度调至快速，搅拌Ih ；(4)、待羧甲基纤维素钠完全溶解于去离子水形成无色透明粘稠液体后将搅拌速度调节为慢速搅拌，用料铲将混合好的干粉分次加入到粘稠液体中，然后将丁苯橡胶乳液加入到浆料中，调节搅拌速度为快速，持续搅拌2h，最后在负压状态下慢速搅拌0. 5h除去气泡，至此浆料配制完成。本发明中各组份的作用，包括但并不仅限于电解二氧化锰作为电池正极的容量发挥体；胶体石墨作为导电剂，起改善正极粉料本身固相导电性的作用；导电炭黑改善正极料的吸液性，增强固液界面导电性；丁苯橡胶作为主要的粘合剂；羧甲基纤维素钠作为增稠剂，并辅助粘合和分散，改善锂锰电池正极浆料的粘稠度，使之易附着于铝箔基体表面，并且浆料不易沉淀使固液分离。本发明相对于PTFE (聚四氟乙烯树脂)粘结剂体系的常规配方而言主要解决了如下问题①浆料不易出现固液分层现象；②浆料与铝箔基体结合牢固，制作出来的正极片不易掉粉；③配方中溶剂为去离子水，未用到昂贵的有机溶剂，有效降低了生产成本。
图I为常规配方采用压膜工艺制作的一批电池容量数据正态分布曲线图。图2为本发明配方采用涂布工艺制作的一批电池容量数据正态分布曲线图。图3为采用常规配方与本发明配方制作的CR123A电池的放电对比曲线图，其中 曲线I为常规配方制作的电池放电曲线，曲线2为本发明配方制作的电池放电曲线。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。其中关于图I、图2中的几个专业术语的解释如下容量均值是指被检测的同一批试验电池容量的平均值；电池样本数指所检测的该批电池总数；标准差是指各容量数据偏离平均值的距离的平均数，能反映一个数据集的离散程度，标准差越小表示数据分布越均匀；过程能力指数Cpk是现代企业用于表示制程能力的指标，其数值越大，则产品质量特性值的分散就越小，产品质量越稳定，反之，则产品质量特性值的分散就越大，产品质量波动越大。参阅附图I可知85只采用常规配方和压膜工艺制作的CR123A电池以IOmA恒流放电的平均容量为1387. 66mAh，分布区间非常宽，为100(Tl600mAh，容量均匀性很不理想，容量数据标准差达到了 77. 7972，过程能力指数Cpk为0. 80 ;参阅附图2可知55只采用发明配方和涂布工艺制作的CR123A电池以IOmA恒流放电的平均容量为1442. 97mAh，分布相对比较集中，为135(Tl530mAh，容量平均值和均匀性都有很大提升，容量数据标准差降低到33. 4951，过程能力指数Cpk提升到I. 56 ；参阅附图3可知采用发明配方和涂布工艺制作的电池无论是在放电平台电压还是放电容量上都有一定的程度的提升。本发明适用于涂布工艺的锂锰正极浆料，它由如下组份组成，各成分在总量中的重量百分比为电解二氧化锰43-48%，导电炭黑1-2%，胶体石墨1_2%，羧甲基纤维素钠0. 5-1%，丁苯橡胶乳液2-3%，去离子水45-50%。所述的电解二氧化锰纯度为91%，所述丁苯橡胶乳液固含量为60%。优选地电解二氧化锰45kg，导电炭黑1. 4kg，胶体石墨I. 9kg，羧甲基纤维素钠0. 8kg, 丁苯橡胶乳液2. 4kg,去离子水48. 5L
根据上述适用于涂布工艺的锂锰正极浆料的制备方法，它包括如下步骤( I)、称取电解二氧化锰置于380°C烘箱中烘烤12h后冷却至室温待用；(2)、分别称取导电炭黑和胶体石墨加入到烘烤后待用的电解二氧化锰粉料中，利用球磨机将三种干粉混合2h，混合完毕并等待粉尘沉降后将混合好的干粉转移至洁净的金属料桶待用；(3)、在一洁净金属料桶中注入去离子水，在搅拌机的慢速搅拌下将羧甲基纤维素钠缓慢加入到去离子水中，加完后将搅拌速度调至快速，搅拌Ih ；(4)、待羧甲基纤维素钠完全溶解于去离子水形成无色透明粘稠液体后将搅拌速度调节为慢速搅拌，用料铲将混合好的干粉分次加入到粘稠液体中，然后将丁苯橡胶乳液加入到浆料中，调节搅拌速度为快速，持续搅拌2h，最后在负压状态下慢速搅拌0. 5h除去气泡，至此浆料配制完成。实施例I适用于涂布工艺的锂锰正极浆料由如下组份组成，各成分在总量中的重量百分比为电解二氧化猛45kg,导电炭黑1. 4kg,胶体石墨I. 9kg,羧甲基纤维素钠0. 8kg, 丁苯橡胶乳液2. 4kg,去离子水48. 5L。其中电解二氧化猛纯度为91%,其中丁苯橡胶乳液固含量为60%。适用于涂布工艺的锂锰正极浆料的制备方法，它包括如下步骤I、称取45kg电解二氧化锰置于380°C烘箱中烘烤12h后冷却至室温待用； 2、分别称取I. 4kg的导电炭黑和I. 9kg的胶体石墨加入到烘烤后待用的电解二氧化锰粉料中，利用球磨机将三种干粉混合2h，混合完毕并等待粉尘沉降后将混合好的干粉转移至洁净的金属料桶待用；3、在一洁净金属料桶中注入48. 5L去离子水，在搅拌机的慢速搅拌下将事先称取的0. 8kg羧甲基纤维素钠缓慢加入到去离子水中，加完后将搅拌速度调至快速，搅拌Ih ；4、待羧甲基纤维素钠完全溶解于去离子水形成无色透明粘稠液体后将搅拌速度调节为慢速搅拌，用料铲将混合好的干粉分次加入到粘稠液体中，然后称取2. 4kg 丁苯橡胶乳液加入到浆料中，调节搅拌速度为快速，持续搅拌2h，最后在负压状态下慢速搅拌0. 5h除去气泡，至此浆料配制完成。实施例2适用于涂布工艺的锂锰正极浆料由如下组份组成，各成分在总量中的重量百分比为电解二氧化猛43kg,导电炭黑2kg,胶体石墨Ikg,羧甲基纤维素钠1kg, 丁苯橡胶乳液2kg，去离子水50L。其中电解二氧化锰纯度为91%，其中丁苯橡胶乳液固含量为60%。制备方法同实施例I。实施例3适用于涂布工艺的锂锰正极浆料由如下组份组成，各成分在总量中的重量百分比为电解二氧化猛48kg (千克)，导电炭黑1kg,胶体石墨2kg,羧甲基纤维素钠0. 5kg,丁苯橡胶乳液3kg，去离子水45L(升)。其中电解二氧化锰纯度为91%，其中丁苯橡胶乳液固含量为60%。制备方法同实施例I。经实验检测用上述配方和工艺配制的浆料制作成锂锰CR123A电池，得益于配方中二氧化锰比例的提升和涂布 工艺相较于传统压膜工艺在精度上的巨大优势，试验电池无论在单只放电性能上还是批次电池整体的均匀性上都具备明显的优势。
权利要求
1.适用于涂布工艺的锂锰正极浆料，其特征在于它由如下组份组成，各成分在总量中的重量百分比为电解二氧化锰43-48%，导电炭黑1_2%，胶体石墨1_2%，羧甲基纤维素钠:0. 5-1%，丁苯橡胶乳液2-3%，去离子水45-50%。
2.根据权利要求I所述的适用于涂布工艺的锂锰正极浆料，其特征在于所述的电解二氧化猛纯度为91%。
3.根据权利要求I或2所述的适用于涂布工艺的锂锰正极浆料，其特征在于所述丁苯橡胶乳液固含量为60%。
4.根据权利要求I所述的适用于涂布工艺的锂锰正极浆料，其特征在于所述电解二氧化猛45kg,导电炭黑1. 4kg,胶体石墨I. 9kg,羧甲基纤维素钠0. 8kg, 丁苯橡胶乳液.2.4kg,去离子水48. 5L。
5.根据上述任一权利要求所述的适用于涂布工艺的锂锰正极浆料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤 (1)、称取电解二氧化锰置于380°C烘箱中烘烤12h后冷却至室温待用； (2)、分别称取导电炭黑和胶体石墨加入到烘烤后待用的电解二氧化锰粉料中，利用球磨机将三种干粉混合2h，混合完毕并等待粉尘沉降后将混合好的干粉转移至洁净的金属料桶待用； (3)、在一洁净金属料桶中注入去离子水，在搅拌机的慢速搅拌下将羧甲基纤维素钠缓慢加入到去离子水中，加完后将搅拌速度调至快速，搅拌Ih ； (4)、待羧甲基纤维素钠完全溶解于去离子水形成无色透明粘稠液体后将搅拌速度调节为慢速搅拌，用料铲将混合好的干粉分次加入到粘稠液体中，然后将丁苯橡胶乳液加入到浆料中，调节搅拌速度为快速，持续搅拌2h，最后在负压状态下慢速搅拌0. 5h除去气泡，至此浆料配制完成。
全文摘要
适用于涂布工艺的锂锰正极浆料，它由如下组份组成，各成分在总量中的重量百分比为电解二氧化锰43-48%，导电炭黑1-2%，胶体石墨1-2%，羧甲基纤维素钠0.5-1%，丁苯橡胶乳液2-3%，去离子水45-50% 。本发明相对于PTFE(聚四氟乙烯树脂)粘结剂体系的常规配方而言主要解决了如下问题①浆料不易出现固液分层现象；②浆料与铝箔基体结合牢固，制作出来的正极片不易掉粉；③配方中溶剂为去离子水，未用到昂贵的有机溶剂，有效降低了生产成本。本发明还同时公布了这种正极浆料的制备方法。
文档编号H01M4/62GK102751476SQ20121020698
公开日2012年10月24日 申请日期2012年6月21日 优先权日2012年6月21日
发明者夏青, 陈明, 陈林 申请人:武汉昊诚能源科技有限公司