本发明涉及锂离子电池技术领域，更具体地涉及一种配制锂离子电池负极浆料的方法。
背景技术：
在锂离子电池的生产过程中，电极浆料的配制是关键而又重要的一个环节，浆料的均匀性和稳定性关系到涂布极片的一致性，最终影响成品电池的安全性能和电化学性能。目前，在锂离子电池的生产过程中，常规的锂离子电池负极浆料的配制周期较长，尤其是采用cmc体系的配料，具体工艺流程如图1所示，其中cmc胶液的配制需要搅拌4-5个小时，并常温静置4-8h，配制cmc胶液的时间长，影响设备的使用效率，导致生产效率低，同时由于cmc胶液长时间搅拌，cmc分子链被切断的较多，浆料的分散效果差，涂布过程中浆料易沉降，影响涂布极片的效果。
基于以上问题，急需提供一种配制锂离子电池负极浆料的方法，以解决现有的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种配制锂离子电池负极浆料的方法，以缩短负极浆料的配料周期，尤其是cmc胶液的制备周期，以提高负极浆料的生产效率，同时提高浆料分散效果和稳定性。
为实现上述目的，本发明提供了一种配制锂离子电池负极浆料的方法，所述配制锂离子电池负极浆料的方法，包括以下步骤：
1)提供cmc、导电剂、去离子水、负极活性材料和sbr，将所述去离子水至少分成第一比例、第二比例、第三比例、第四比例；
2)取所述第一比例的去离子水与所述cmc加入反应容器中进行混合，对其进行第一次真空搅拌，获得cmc胶液；
3)取出所述步骤2)中所述cmc胶液的50％-80％，在所述反应容器中加入所述第二比例的所述去离子水和所述导电剂，与剩余的所述cmc胶液进行混合，对其进行第二次真空搅拌，形成混合物a；
4)在所述反应容器中加入所述负极活性材料和所述第三比例的所述去离子水，与所述混合物a进行混合，对其进行第三次真空搅拌，形成混合物b；
5)在所述反应容器中加入所述步骤3)中取出的50％-80％的所述cmc胶液和所述第四比例的所述去离子水，与所述混合物b进行混合，对其进行第四次真空搅拌，形成混合物c；
6)在所述反应容器中加入所述sbr，与所述混合物c进行混合，对其进行第五次真空搅拌，获得负极浆料。
在本发明中，负极活性材料可为碳材料、非碳材料及其混合物，碳材料可为石墨、软碳、硬碳，非碳材料可为硅基材料、锡基材料。sbr是丁苯橡胶，是水性粘合剂。cmc是羧甲基纤维素钠溶于水时成面团式，因此很难分散开，需要搅拌，而长时间搅拌会使得cmc分子链被切断而造成浆料沉淀。
在本发明中，cmc、导电剂、去离子水、负极活性材料和sbr的含量均可采用本技术领域制备负极材料时常用的取值，比如石墨为100-200重量份、导电剂为5-20重量份、cmc为3-10重量份、sbr为2-8重量份和去离子水为180-200重量份，比如，石墨可以为100重量份、120重量份、140重量份、160重量份、180重量份或200重量份；导电剂可以为5重量份、10重量份、15重量份或20重量份，cmc可以为3重量份、5重量份、7重量份或10重量份；sbr可以为2重量份、4重量份、6重量份或8重量份；去离子水可以为180重量份、185重量份、190重量份、195重量份或200重量份。
在本发明中，在步骤2)中取出的胶液的范围可以在50％-80％之间，比如取出的胶液可以为50％、55％、60％、65％、70％、72％、74％、76％、78％和80％，如果取出的胶液较少，则留在反应容器中的胶液较多，在后续去离子水较少的情况下很难将其分散均匀，若取出的胶液过多，由于将取出的胶液加入反应容器时，搅拌的时间较短，使得其得不到充分搅拌，胶液会出现很难分散均匀的可能。
与现有技术相比，本发明的配制锂离子电池负极浆料的方法采取将去离子水至少分成第一比例、第二比例、第三比例、第四比例，具体地，将第一比例的去离子水与cmc混合获得cmc胶液，第二比例的去离子水和导电剂混合，第三比例的去离子水和负极活性材料混合，使得cmc、导电剂和负极活性材料与去离子水充分混合，各比例的去离子水能够分别对cmc、导电剂和负极活性材料起到稀释作用，使cmc、导电剂和负极活性材料分散更均匀，同时，在步骤3)中先取出步骤2)中所述胶液的50％-80％，利用剩余的胶液与第二比例的去离子水和导电剂进行混合，一方面剩余的cmc胶液中cmc固含量低，粘度较小，可以缩短搅拌时间；另一方面，取出的cmc胶液搁置在反应容器外，使得反应继续进行，设备利用率高，提高反应生产效率。此外，采用该方法能够做到降低cmc胶液的制备周期，缩短cmc胶液配制过程中的搅拌时间，使得cmc分子链不被破坏，从而使得负极浆料更加稳定。
较佳地，所述配制锂离子电池负极浆料的方法还包括步骤7)，所述去离子水还具有第五比例，在所述反应容器中加入所述第五比例的所述去离子水，与所述负极浆料进行混合，对其进行第六次真空搅拌。
较佳地，所述第五比例的所述去离子水与所述负极浆料进行混合，调整所述负极浆料的粘度为2000-3000mpa.s，比如粘度为2000mpa.s、2200mpa.s、2400mpa.s、2600mpa.s、2800mpa.s或3000mpa.s。
较佳地，所述第一比例：第二比例：第三比例：第四比例的比值为70-80：5-15：5-15：5-15，其中，第一比例的去离子的比例较大，因为cmc为干粉状，采用较多的去离子量水能够更好的溶解并稀释cmc，使其分散均匀。
较佳地，所述第一比例∶第二比例∶第三比例∶第四比例∶第五比例的比值为70-80∶5-15∶5-15∶5-15∶5-15。
较佳地，所述真空搅拌在公转和自转的条件下操作，通过公转和自转相结合搅拌可以使得浆料分散更均匀。
较佳地，所述第一次真空搅拌的时间为2-3h，比如，真空搅拌的时间为2h、2.5h、3h，较现有技术4-5h相比，大大的减小了搅拌时间，搅拌时间在该范围内制备cmc胶液时，既能使cmc被均匀分散，又能保证cmc分子链不被破坏即可获得质量较好的cmc胶液。
较佳地，所述第三次真空搅拌的时间为2-2.5h，比如第三次真空搅拌的时间为2h、2.2h、2.5h，该搅拌时间较现有技术的3-4h有所缩短，也进一步提高负极浆料的生产效率。
较佳地，所述步骤4)中，先将所述负极活性材料的30％-60％和所述第三比例的所述去离子水加入所述反应容器中，与所述混合物a进行混合，再将剩余的所述负极活性材料加入所述反应容器中进行混合，然后对其进行所述第三次真空搅拌，形成所述混合物b，在相同的去离子水的条件下将负极活性材料进行分步加入使得分散更均匀，有效地提高了浆料的均一性。将负极活性材料分步加入，30-60％的负极活性材料可以被留在反应容器中的cmc胶液进行分散，剩余加入的负极活性材料大部分被后续加入的已取出的cmc胶液进行分散，防止了负极活性材料因cmc胶液少而分散不均导致的团聚。
较佳地，所述第一次真空搅拌、第二次真空搅拌、第三次真空搅拌、第四次真空搅拌、第五次真空搅拌的真空度为-0.10mpa至-0.09mpa，比如，真空度可以为-0.10mpa、-0.097mpa、-0.095mpa、-0.093mpa或-0.09mpa，在此真空度有利于消除配料搅拌过程中产生的气泡，促进浆料的分散，提高涂布极片外观。
较佳地，所述导电剂为乙炔黑、导电炭黑、导电石墨或cnt(碳纳米管)。
本发明的有益效果为：
(1)cmc胶液配制过程中缩短了对cmc的搅拌时间，使得cmc分子链不被破坏，从而使得负极浆料更加稳定，同时有利于降低负极材料的制备周期；
(2)整个锂离子电池负极浆料的配料周期缩短，配料搅拌设备利用率提高了；
(3)提高了负极活性材料、导电剂、cmc、sbr的分散能力，使得浆料的均匀性和稳定性得到了较大改善；
附图说明
图1是现有的配制锂离子电池负极浆料的方法的工艺流程图。
图2是本发明的配制锂离子电池负极浆料的方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
请参考图2，本发明配制锂离子电池负极浆料的方法，包括以下步骤：
1)准确称量cmc7重量份、导电炭黑10重量份、去离子水180重量份、石墨120重量份和sbr4重量份，将去离子水分成第一比例、第二比例、第三比例和第四比例，其中第一比例、第二比例、第三比例、第四比例的比值为70∶5∶10∶10；
2)取第一比例的去离子水与cmc加入反应容器中进行混合，混合时间为5-10min，在此不做限制，对其进行第一次真空搅拌，获得cmc胶液，其中第一次真空搅拌的时间范围可以为2-3h，本实施例中搅拌的时间为2h；
3)取出步骤2)中cmc胶液的70％，在反应容器中加入第二比例的去离子水和导电剂，与剩余30％的cmc胶液进行混合，混合时间为5-10min，在此不做限制，对其进行第二次真空搅拌，形成混合物a，其中第二次真空搅拌的时间范围可以为1-2h，本实施例中搅拌的时间为1h；
4)在反应容器中加入石墨和第三比例的去离子水，与混合物a进行混合，混合时间为5-10min，在此不做限制，对其进行第三次真空搅拌，形成混合物b，其中第三次真空搅拌的时间范围可以为2-2.5h，本实施例中搅拌的时间为2h；
5)在反应容器中加入步骤3)中取出的70％的cmc胶液和第四比例的去离子水，与混合物b进行混合，混合时间为5-10min，在此不做限制，对其进行第四次真空搅拌，形成混合物c，其中第四次真空搅拌的时间范围可以为1-1.5h，本实施例中搅拌的时间为1h；
6)在反应容器中加入sbr，与混合物c进行混合，混合时间为5-10min，在此不做限制，对其进行第五次真空搅拌，过筛出料，获得负极浆料，其中第五次真空搅拌的时间范围可以为15-25min，本实施例中搅拌的时间为15min。
其中，本实施例中反应容器为真空搅拌桶，但对反应容器不以此为限，真空搅拌桶具有公转和自转的功能，能够使得真空搅拌在公转和自转的条件下操作，通过公转和自转相结合搅拌可以使得浆料分散更均匀，公转和自转的转速不做限制，比如公转搅拌的转速可以为22-27r/min，自转搅拌的转速可以为1580-1980r/min，本实施例中真空搅拌均在公转和自转的条件下进行，公转搅拌的转速为22r/min，自转搅拌的转速为1760r/min，当然，没有公转和自转的条件仍能实现本发明的目的。
其中，本实施例中配制锂离子电池负极浆料的过程中，真空搅拌的真空度均采用相同的真空度值，以使负极浆料稳定，本实施例采取的真空度为-0.097mpa，在此真空度有利于消除配料搅拌过程中产生的气泡，促进浆料的分散，提高涂布极片外观。
实施例2
该实施例的配制锂离子电池负极浆料的方法与实施例1的方法基本相同，区别点如下：
在本实施例中，将去离子水分成第一比例、第二比例、第三比例、第四比例和第五比例，其中，第一比例∶第二比例∶第三比例∶第四比例∶第五比例的比值可以为70～80∶5～15∶5～15∶5～15∶5～15，具体在本实施例中，第一比例、第二比例、第三比例、第四比例：第五比例的比值为70∶5∶10∶10∶5，在实施例1中的步骤6)进行后，往反应容器中加入第五比例的去离子水，与负极浆料进行混合，混合时间为5-10min，在此不做限制，对其进行第六次真空搅拌，其中第六次真空搅拌的时间范围为15-20min，本实施例中采取真空搅拌的时间15min，通过第五比例的去离子水能够很好的调节负极浆料的粘度，使其达到更好的粘度范围，本实施例调整到负极浆料的粘度为2600mpa.s，在该粘度下有利于浆料过筛及涂布时涂布面的密度的稳定，需要说明的是，在调节负极浆料的粘度时，调节到所需粘度时，可以停止加入去离子水，具体情况根据实际需要进行。
除了上述的区别外，其它与实施例1的相同，故在此不再赘述。
实施例3
该实施例的配制锂离子电池负极浆料的方法与实施例1的方法基本相同，区别点如下：
本实施例中，在所述步骤4)中，先将石墨的40％和第三比例的去离子水加入反应容器中进行混合，与混合物a进行混合，混合时间为5-10min，在此不做限制，再将剩余的60％石墨加入反应容器中进行混合，混合时间为5-10min，在此不做限制，结果在相同的去离子水的条件下将石墨进行分部加入能够使得石墨分散更均匀，有效地提高了浆料的均一性。
除了上述的区别外，其它与实施例1的相同，故在此不再赘述。
实施例4
该实施例的配制锂离子电池负极浆料的方法与实施例2的方法基本相同，区别点如下：
本实施例中，在所述步骤4)中，先将石墨的50％和第三比例的去离子水加入反应容器中进行混合，与混合物a进行混合，混合时间为5-10min，在此不做限制，再将剩余的50％石墨加入反应容器中进行混合，混合时间为5-10min，在此不做限制，结果在相同的去离子水的条件下将石墨进行分部加入能够使得石墨分散更均匀，有效地提高了浆料的均一性。
除了上述的区别外，其它与实施例2的相同，故在此不再赘述。
对比例1
参考图1，采用常规的配制锂离子电池负极浆料的方法，过程如下：
1)准确称量cmc、导电炭黑、去离子水、石墨和sbr的含量分别为7重量份、10重量份、180重量份、120重量份和4重量份。
2)取去离子水与cmc加入反应容器中进行混合，混合时间为5-10min，在此不做限制，然后开启公转和自转，公转搅拌的转速为22r/min，自转搅拌的转速为1760r/min，对其进行第一次真空搅拌，真空搅拌的真空度为-0.097mpa，获得cmc胶液，其中第一次真空搅拌的时间为4h，常温搁置4h；
3)在反应容器中加入导电炭黑进行混合，混合时间为5-10min，在此不做限制，然后开启公转和自转，公转搅拌的转速为22r/min，自转搅拌的转速为1760r/min，对其进行第二次真空搅拌，真空搅拌的真空度为-0.097mpa，形成混合物a，其中第二次真空搅拌的时间为1.5h；
4)在反应容器中加入石墨，与混合物a进行混合，混合时间为5-10min，在此不做限制，然后开启公转和自转，公转搅拌的转速为22r/min，自转搅拌的转速为1760r/min，对其进行第三次真空搅拌，真空搅拌的真空度为-0.097mpa，形成混合物b，其中第三次真空搅拌的时间为3h；
5)在反应容器中加入去离子水调整混合物b的粘度，混合时间为5-10min，在此不做限制，开启公转和自转，公转搅拌的转速为22r/min，自转搅拌的转速为1760r/min，对其进行第四次真空搅拌，真空搅拌的真空度为-0.097mpa，形成混合物c，其中第四次真空搅拌的时间为1.0h；
6)在反应容器中加入sbr，与混合物c进行混合，混合时间为5-10min，在此不做限制，然后开启公转和自转，公转搅拌的转速为22r/min，自转搅拌的转速为1760r/min，对其进行第五次真空搅拌，真空搅拌的真空度为-0.097mpa，获得负极浆料，其中第五次真空搅拌的时间为30min，过筛出料。
对上述实施例1-4和对比例1获得的负极浆料进行性能测试，结果见表1，其中制备负极浆料的过程中混合时间均视为相同，均为5min。
其中检测的项目和条件如下：
均一性：分别取不同位置的浆料，使用粘度测试仪进行测试，对比不同位置浆料粘度的平均差异，差异值越小，浆料的分散越均匀；
浆料过筛筛网目数：通过浆料过筛筛网的难易程度确认浆料过筛筛网的目数，目数越大，说明物料粒度越细；目数越小，说明物料粒度越大，筛分粒度是颗粒可以通过筛网的筛孔尺寸，以1英寸(25.4mm)长度的筛网内的筛孔数表示目数；
稳定性：使用10m/s的速度将浆料均匀涂敷到铜箔的表面，取极片的不同位置测试面密度(cpk)，cpk值越大，说明浆料越稳定。
由表1可以看出，采用本发明配制锂离子电池负极浆料的方法能够缩短制备cmc胶液及负极浆料过程中的搅拌时间，既能使cmc被均匀分散，又能保证cmc分子链不被破坏即可获得质量较好的cmc胶液，还有效地降低了负极浆料的制备周期，提高负极浆料的生产效率。具体地，实施例1-4的锂离子电池负极浆料的均一性、稳定性及过筛情况均优于对比例1，主要由于将去离子水分批次分比例加入到部分制备过程中，使得制备过程中cmc、导电剂、石墨和sbr的分散能力均得到提高，使得负极浆料分散效果好和稳定性强效果。
实施例1和实施例2比较，在增加粘度调节的工艺后，制备时间较实施例1多，然而，得到的锂离子电池负极浆料的均一性和稳定性均较实施例1好，且可以根据实际情况对锂离子电池负极浆料的粘度进行调节，适用性广。
实施例2和实施例4比较，可以看出，在配制锂离子电池负极浆料的方法中，石墨是分步加入，能够获得稳定性和均一性更优异的锂离子电池负极浆料。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。