纳米氧化镁对锰酸锂正极材料的改性工艺的制作方法

文档序号:13687180阅读:161来源:国知局
技术领域本发明涉及的是以锰酸锂为正极材料的锂电池制备技术,在以水为溶剂的锰酸锂正极浆料制备时,通过纳米化合物的介入,有效改进正极浆料的流变性和极片柔软性,提高锰酸锂正极材料的倍率性及循环容量保持率。

背景技术:
以水作为分散介质制备锰酸锂正极浆料,与NMP-PVDF有机溶剂型正极材料体系相比具有生产过程无排放污染,生产安全性好,生产环境易于控制,对环境湿度要求低,节能降耗等诸多优点,但是,由于该方法制备的电极浆料的流变性不好,涂覆成型精度控制难,极片柔软性不好,不利于锂电池正极极板的模切制备,极大的限制了该技术的发展和应用。

技术实现要素:
为了解决锰酸锂正极水溶剂浆料在制备极片时的技术瓶颈,本发明采用了在锰酸锂正极水溶剂浆料制备时,在特定阶段按一定比例加入纳米级氧化镁,并通过一种针对性开发的轴流分散装置,在高真空环境下,通过高速剪切力作用,使纳米氧化镁均匀嵌入锰酸锂分子间隙中,使得以水为溶剂的锰酸锂正极浆料的流变性大幅度提高,同时,因纳米材料的特殊性能,烘干后的极板具有非常好的柔软性,完全可以通过裁切制备规定尺寸的正极极片。本发明的技术工艺方案主要由纳米氧化镁预制,轴流分散装置,内置轴流分散器的真空反应釜、锰酸锂正极浆料预制、纳米氧化镁介入条件控制组成。1、纳米氧化镁的预制,为克服纳米氧化镁在水溶剂下的团聚效应,在其加入锰酸锂正极浆料时提前进行预制,在特制的预制釜中,将纳米氧化镁制成水性悬浮乳液。2、纳米氧化镁介入装置由电机、密封装置、调制减速装置、轴流分散装置组成。3、在安装轴流分散装置的反应釜中,因轴流分散装置高速旋转,锰酸锂浆料从轴流分散器的中间吸入,再以较高的离心力的作用下,高速从轴流分散器喷出,此时,将纳米氧化镁乳液按一定速度滴加到轴流分散器的中间,可以迅速的分散到锰酸锂正极材料本体中,在轴流分散器出口处,因强大的剪切力作用,分子间激烈碰撞、摩擦,导致局部温度瞬间升高,纳米材料因其较小的尺寸,可以顺利的进入锰酸锂正极材料、水性交联剂和导电剂的分子间隙中,使浆料本体的物理性能指标发生变化。本发明的具体实施方式1、纳米氧化镁预制,按重量比将规定重量的纳米氧化镁计量后,取其重量10-16倍的去离子水,在高速搅拌釜中升温至工艺要求的温度进行预分散30-50分钟,然后,低速搅拌下预置待用。2、将锰酸锂材料、去离子水、水性交联剂、导电剂按工艺要求比例置于真空反应釜(内置轴流分散器),按工艺要求进行锰酸锂水性正极浆料的预制。3、开启轴流分散器,控制轴流分散器的转速不高于1500转的前提下,向预制好的锰酸锂水性正极浆料以不高于每分钟500毫升的速度添加纳米氧化镁预制乳液。4、纳米氧化镁预制乳液添加完成后,关闭反应釜,抽真空至工艺要求条件,加大轴流分散器的转速,在不低于3500转的条件下,通过反应釜夹套控制物料温度,使之不高于65度。5、在以上条件下,纳米氧化镁的介入时间不低于180分钟,降低轴流分散器转速,泄真空至环境压力下预置5小时以上,即完成浆料的制备。本发明技术的有益效果是通过纳米氧化镁材料在锰酸锂正极水性浆料体系中的介入,有效的利用了纳米氧化镁的表面效应提高了锰酸锂正极材料水溶剂浆料的涂覆、模切性能,并通过纳米氧化镁材料在锰酸锂正极材料体系的介入,发挥了其出色的量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应,提高了锰酸锂电池的倍率性和循环容量保持率。
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