专利名称：一种锂离子电池负极浆料的制备方法
技术领域：
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种锂离子电池负极浆料的制备方法。
背景技术：
锂离子电池作为一种电压高、比能量高、循环寿命长、环保无污染的新型能源，被广泛应用于便携式电子设备以及电动车、储能设备方面。随着锂离子电池在新能源市场上所占份额越来越大，锂离子电池技术的研究者也越来越多，对锂离子电池性能及安全的要求也越来越高。其中，电极浆料的均匀性、稳定性对锂离子电池的性能有很大影响。
对于锂离子电池，其主要由正极、负极和隔膜构成。其中负极包括作为集流体的铜箔和附着在其上的、具有活性的膜层。集流体上膜层的组成为负极活性材料、导电剂、分散剂和粘结剂，将其按照一定比例溶解在溶剂中，从而形成负极涂布用的浆料。目前，负极浆料的制备方法一般是将粘结剂、溶剂、导电极和活性物粉料等一次性加入到容器中，然后进行搅拌制成浆料，或者通过分多次加入负极活性物质和粘结剂等物质，使用高速搅拌的方法制备浆料。
但是，现有锂离子电池负极浆料的制备方法所制备的浆料均匀性和稳定性较差， 所需要的时间较长，同时需要耗 费大量的能源，生产效率低下，大增加了负极浆料的生产成本，影响了锂离子电池的广泛生产普及。
因此，目前迫切需要开发出一种方法，其可以显著提高制备锂离子电池负极浆料的工作效率，保证负极浆料的均匀性和稳定性，同时有利于降低生产成本，提高锂离子电池的性能。发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种锂离子电池负极浆料的制备方法，其可以显著提高制备锂离子电池负极浆料的工作效率，保证负极浆料的均匀性和稳定性，同时有利于降低生产成本，最终提高锂离子电池的性能，适合于规模化的生产应用，有利于提高电池生产厂家产品的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。
为此，本发明提供了一种锂离子电池负极浆料的制备方法，包括以下步骤第一步将导电剂、分散剂和溶剂匀速搅拌，充分溶解形成混合物；第二步在所述混合物中放入粘结剂溶液，然后进行搅拌；第三步在所述混合物中继续放入负极活性物质，然后进行搅拌；第四步在所述混合物中继续放入溶剂，然后均匀搅拌；第五步将所述混合物放置在真空环境下，最终制备获得均匀的负极浆料。
其中，所述导电剂为导电炭黑；所述分散剂为乙醇；所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮 NMP ;所述负极活性物质为人造石墨。
3其中，所述第二步中的粘结剂溶液的制备步骤为将质量比为12 : 88的粘结剂和溶剂匀速搅拌4小时，然后放置Γ8小时，最终制备获得均匀透明的粘结剂溶液；
其中，所述粘结剂为聚偏二氟乙烯PVDF，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮NMP。其中，在第二步中，所述搅拌操作具体为先以20 40转/分钟的速度匀速搅拌30分钟，然后以2500 3000转/分钟的速度匀速搅拌30分钟。其中，在第三步中，所述搅拌操作具体为先以20 40转/分钟的速度匀速搅拌15分钟，然后以2500 3000转/分钟的速度匀速搅拌15分钟。其中，在第四步中，所述匀速搅拌的速度具体为2500 3000转/分钟，所述匀速搅拌的时间为I小时。其中，所述真空环境的真空度为O. 09兆帕，所述混合物放置在真空环境下的时间为2(Γ25分钟，所述混合物放置在低于45°C的温度下。其中，在第一步中，所述导电剂、分散剂和溶剂之间的质量比为I : 3: 23;
在第二步中，所述混合物和粘结剂溶液之间的质量比为7 8 ；
在第三步中，所述混合物和负极活性物质之间的质量比为2 : 3；
在第四步中，所述混合物和溶剂之间的质量比为6. 5:1。由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种锂离子电池负极浆料的制备方法，其可以显著提高制备锂离子电池负极浆料的工作效率，保证负极浆料的均匀性和稳定性，同时有利于降低生产成本，最终提高锂离子电池的性能，适合于规模化的生产应用，有利于提高电池生产厂家产品的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。
图I为本发明提供的一种锂离子电池负极浆料的制备方法的操作流程图。
具体实施例方式为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。参见图1，本发明提供了一种锂离子电池负极浆料的制备方法，包括以下步骤 第一步将质量比为I : 3: 23的导电剂、分散剂和溶剂匀速搅拌，充分溶解形成混合
物；
第二步在所述混合物中放入粘结剂溶液，所述混合物和粘结剂溶液之间的质量比为78然后进行搅拌；
第三步在所述混合物中继续放入负极活性物质，所述混合物和负极活性物质之间的质量比为2 : 3，然后进行搅拌；
第四步在所述混合物中继续放入溶剂，所述混合物和溶剂之间的质量比为6. 5:1，然后均匀搅拌；
第五步将所述混合物放置在真空环境下，最终制备获得均匀的负极浆料。在本发明中，在第一步中，所述导电剂为导电炭黑；所述分散剂可以为包含水、乙醇或丙酮中的至少一种，优选为乙醇；所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮NMP。在本发明中，在第一步中，所述匀速搅拌的速度具体为20 40转/分钟，所述匀速搅拌的时间为不小于I小时。在本发明中，所述第二步中的粘结剂溶液的制备步骤为
将质量比为12 : 88的粘结剂和溶剂匀速搅拌4小时，然后放置Γ8小时，最终制备获得均匀透明的粘结剂溶液；其中，所述粘结剂为聚偏二氟乙烯PVDF，所述溶剂同样为N-甲基吡咯烷酮NMP。在本发明中，在第二步中，所述搅拌操作具体为通过使用搅拌机，先以20 40转/分钟的速度匀速搅拌30分钟，然后以2500 3000转/分钟的速度匀速搅拌30分钟。在本发明中，在第三步中，所述负极活性物质为人造石墨。在本发明中，在第三步中，所述搅拌操作具体为通过使用搅拌机，先以20 40转 /分钟的速度匀速搅拌15分钟，然后以2500 3000转/分钟的速度匀速搅拌15分钟。在本发明中，在第四步中，所述匀速搅拌的速度具体为2500 3000转/分钟，所述匀速搅拌的时间为I小时。在本发明中，在第五步中，所述真空环境的真空度为O. 09兆帕(Mpa)，所述混合物放置在真空环境下的时间为2(Γ25分钟，所述混合物放置在低于45°C的温度下。通过将负极浆料放置在真空环境下，通过抽真空，可以减少负极浆料中的气泡，使负极浆料更加均匀，提高负极浆料的均匀性和稳定性。需要说明的是，在本发明中，所用导电剂、分散剂、粘结剂和人造石墨均为一次性加入，只是作为溶剂的N-甲基吡咯烷酮分两次加入。需要说明的是，对于本发明所制备的负极浆料所生产的负极，其中负极中各组成部分的质量百分比为人造石墨占92%，导电剂和分散剂一起占4%，粘结剂4%。实施例I :
将质量比为12 : 88的PVDF (作为粘结剂)和NMP (作为溶剂)混合后以200 600转/分钟的速度高速搅拌4小时，形成均匀透明的粘结剂液体，然后搁置4-8小时备用；
接着，将质量比为I : 3: 23的导电剂、分散剂和NMP溶剂混合在一起，以20 40转/分钟的速度低速搅拌至少60min ；
然后将最初制备获得的粘结剂液体加入上述混合物中，通过使用搅拌机，先以20 40转/分钟的速度低速搅拌30min，然后以2500 3000转/分钟的速度高速搅拌30min ；接着，继续将作为负极活性物质的人造石墨加入上述混合物中，所述混合物和负极活性物质之间的质量比为2 : 3，以20 40转/分钟的速度低速搅拌15min，然后以2500 3000转/分钟的速度高速搅拌60min ；
然后，将N-甲基吡咯烷酮溶剂加入第四步的混合物中，所述混合物和溶剂之间的质量比为6. 5:1，以2500 3000转/分钟的速度高速搅拌60min，并通冷却水保持负极浆料温度在45°C以下；
最终，将负极浆料所在的环境抽真空，形成真空环境，在真空度为O. 09Mpa下维持20min,最终制得均匀的浆料。对于本发明提供的一种锂离子电池负极浆料的制备方法，其制备负极浆料时的耗费时间短(除去粘结剂制备时间，需要大约4小时)，可以降低能耗，减低人工劳动强度，提高设备利用率，提高生产效率。另外，本发明由于先将导电剂和分散剂均匀溶于溶剂中，使得浆料分散比较均匀，而且浆料黏度不会很高，在涂布过程中不容易出现拉丝拖尾现象。
因此，与现有技术相比较，本发明提供的一种锂离子电池负极浆料的制备方法，其可以显著提高制备锂离子电池负极浆料的工作效率，保证负极浆料的均匀性和稳定性，同时有利于降低生产成本，最终提高锂离子电池的性能，适合于规模化的生产应用，有利于提高电池生产厂家产品的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种锂离子电池负极浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 第一步将导电剂、分散剂和溶剂匀速搅拌，充分溶解形成混合物； 第二步在所述混合物中放入粘结剂溶液，然后进行搅拌； 第三步在所述混合物中继续放入负极活性物质，然后进行搅拌； 第四步在所述混合物中继续放入溶剂，然后均匀搅拌； 第五步将所述混合物放置在真空环境下，最终制备获得均匀的负极浆料。
2.如权利要求I所述的制备方法，其特征在于，所述导电剂为导电炭黑；所述分散剂为乙醇；所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮NMP ;所述负极活性物质为人造石墨。
3.如权利要求I所述的制备方法，其特征在于，所述第二步中的粘结剂溶液的制备步骤为 将质量比为12 : 88的粘结剂和溶剂匀速搅拌4小时，然后放置41小时，最终制备获得均匀透明的粘结剂溶液； 其中，所述粘结剂为聚偏二氟乙烯PVDF，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮NMP。
4.如权利要求I所述的制备方法，其特征在于，在第二步中，所述搅拌操作具体为先以20 40转/分钟的速度匀速搅拌30分钟，然后以2500 3000转/分钟的速度匀速搅拌30分钟。
5.如权利要求I所述的制备方法，其特征在于，在第三步中，所述搅拌操作具体为先以20 40转/分钟的速度匀速搅拌15分钟，然后以2500 3000转/分钟的速度匀速搅拌15分钟。
6.如权利要求I所述的制备方法，其特征在于，在第四步中，所述匀速搅拌的速度具体为2500 3000转/分钟，所述匀速搅拌的时间为I小时。
7.如权利要求I至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述真空环境的真空度为0. 09兆帕，所述混合物放置在真空环境下的时间为2(T25分钟，所述混合物放置在低于45 °C的温度下。
8.如权利要求I所述的制备方法，其特征在于，在第一步中，所述导电剂、分散剂和溶剂之间的质量比为I : 3: 23; 在第二步中，所述混合物和粘结剂溶液之间的质量比为7 8 ； 在第三步中，所述混合物和负极活性物质之间的质量比为2 : 3； 在第四步中，所述混合物和溶剂之间的质量比为6. 5:1。
全文摘要
本发明公开的一种锂离子电池负极浆料的制备方法，包括步骤第一步将导电剂、分散剂和溶剂匀速搅拌，充分溶解形成混合物；第二步在所述混合物中放入粘结剂溶液，然后进行搅拌；第三步在所述混合物中继续放入负极活性物质，然后进行搅拌；第四步在所述混合物中继续放入溶剂，然后均匀搅拌；第五步将所述混合物放置在真空环境下，最终制备获得均匀的负极浆料。本发明公开的一种锂离子电池负极浆料的制备方法，其可以显著提高制备锂离子电池负极浆料的工作效率，保证负极浆料的均匀性和稳定性，同时有利于降低生产成本，最终提高锂离子电池的性能，适合于规模化的生产应用，有利于提高电池生产厂家产品的市场应用前景。
文档编号H01M4/139GK102983306SQ201210564769
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月24日 优先权日2012年12月24日
发明者秦红莲, 高飞, 张娜 申请人:天津力神电池股份有限公司