一种锂离子电池负极浆料制备方法与流程

文档序号:15621428发布日期:2018-10-09 22:10阅读:520来源:国知局
本发明涉及锂离子电池
技术领域
,具体为一种锂离子电池负极浆料制备方法。
背景技术
:锂系电池分为锂电池和锂离子电池。手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池,通常人们俗称其为锂电池,电池一般采用含有锂元素的材料作为电极,是现代高性能电池的代表,而真正的锂电池由于危险性大,很少应用于日常电子产品,锂离子电池是一种二次电池(充电电池),它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作,在充放电过程中,锂离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌,充电时,锂离子从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态,放电时则相反,锂离子电池具有能量密度大、放电平台高、循环寿命长、无记忆效应环境性能友好等优点,广泛应用于手机、电脑、耳机、手环等消费类电子产品中,同时应用于纯电动汽车等动力电池领域和储能领域。电极浆料的性能好坏直接关系到电池性能优劣,负极浆料的制备方法及性能受到行业的普遍关注,负极浆料主要包含负极活性物质、导电剂、粘结剂和溶剂等,传统的负极浆料制备方法中,存在浆料分散性不好的问题。技术实现要素:本发明的目的在于提供一种锂离子电池负极浆料制备方法,以解决上述
背景技术
中提出的问题。为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种锂离子电池负极浆料制备方法,包括以下步骤:步骤s1、备料:称取负极活性物质粉体材料、导电剂、粉体粘结剂、液体粘结剂和溶剂,待用;步骤s2、制备均匀胶液:将粉体粘结剂和40%~60%溶剂加入搅拌设备内,进行搅拌,得到均匀胶液;步骤s3、沥青状浆料搅拌:向步骤s2中的均匀胶液中加入负极活性物质粉体材料和导电剂,进行搅拌,活性物粉体和胶液混合后得到沥青状浆料;步骤s4、磨合搅拌:向步骤s3中的沥青状浆料中加入20%~40%的溶剂继续混合,磨合搅拌;步骤s5、调整黏度:向步骤s4的浆料中加入20%~40%的溶剂,使黏度范围在2000~6000mpa;步骤s6、加入液体粘结剂:向步骤s6的浆料中加入液体粘结剂,搅拌得到负极浆料。进一步的,所述负极活性物质粉体材料包括人造石墨、天然石墨或钛酸锂中的任意一种或至少两种的混合物;所述导电剂为导电乙炔黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、导电石墨中的一种或几种混合物;所述粉体粘结剂为羟甲基纤维素钠、水溶性的聚偏氟乙烯中的一种或至少两种的混合物;所述液体粘结剂为丁苯橡胶乳液;所述溶剂为水、乙醇的任意一种或两种的混合物。进一步的,步骤s2所述搅拌的时间为40~80min,优选为60min;步骤s3所述搅拌的时间为60~90min,优选为90min;步骤s4所述搅拌的时间为40~80min,优选为60min。进一步的,步骤s5所述调整黏度的方法是,向步骤s4的浆料中加入20%~30%的溶剂,搅拌40min后测试浆料粘度,如果黏度范围超出6000mpa*s,加入0~10%溶剂,搅拌20min测试黏度,黏度超出高于6000mpa*s,则继续加入溶剂直至黏度范围在2000~6000mpa*s。进一步的,步骤s6所述搅拌的时间为20~30min,优选为30min。进一步的,所述负极活性物质粉体材料、导电剂、粉体粘结剂、丁苯橡胶乳液的质量比依次为(90-98):(0.5-3):(0.5-3):(1-4),溶剂量为上述固体总重量的60%~150%。进一步的,步骤s2至步骤s6的搅拌过程中,搅拌缸抽真空,真空度为-0.08mpa~-0.1mpa。进一步的,步骤s2至步骤s6的搅拌过程中,胶液和浆料温度控制在10~35℃。进一步的,所用搅拌设备是双行星搅拌系统。采用上述方法,避免了粘结剂聚合成团分散不均,避免了石墨、导电剂、粘结剂分散不均,所得浆料具有优良的分散性和稳定性,此方法具有广阔的应用前景。附图说明图1为本发明一种锂离子电池负极浆料制备方法中搅拌设备中固含量测试点的示意图;图2为本发明一种锂离子电池负极浆料制备方法的流程图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。实施例1本发明实施例提供一种锂离子负极浆料制备方法,该方法包括如下步骤:步骤s1、备料:按照如下质量比例称取材料,负极活性物质(人造石墨):导电剂(sp):粉体粘结剂(cmc):sbr:溶剂(水)=92.5:2:2.5:3:110。步骤s2、制备均匀胶液:将称好的2.5份质量比例的cmc粉体和55份质量比例的水加入双行星搅拌设备中,搅拌40min中,得到cmc胶液,胶液温度控制在10~35℃;步骤s3、沥青状浆料搅拌:向步骤s2的胶液中加入2份质量比例的sp和92.5分质量比例的人造石墨,进行搅拌,搅拌90min,浆料呈沥青状浆料,温度控制在10~35℃步骤s4、磨合搅拌:向步骤s3的浆料中加入25份质量比例的水,搅拌40min,温度控制在10~35℃;步骤s5、调整黏度:向步骤s4的浆料中加入27份质量比例的水,搅拌40min,测试浆料黏度,黏度值为7600mpa*s,加入3份质量比例的水,搅拌20min测试黏度,黏度为4200mpa*s,温度控制在10~35℃,满足要求。步骤s6、加入液体粘结剂:向步骤s5的浆料中加入6.25质量比例的sbr乳液(sbr乳液的固含量是40%),搅拌20min,得到所需负极浆料。如图1所示,在搅拌缸中的不同位置,取点测试负极浆料的黏度和固含量,其中取样点1表示搅拌缸中的左侧的表层浆料,不同测试点的结果如下表1。保存取样点1的浆料,连续24h测试连续24h测试静态放置的浆料的黏度及固含量,观察浆料的稳定性,测试结果见表3。实施例2本发明实施例提供一种锂离子负极浆料制备方法,该方法包括如下步骤:步骤s1、备料:按照如下质量比例称取材料,负极活性物质(人造石墨):导电剂(sp):粉体粘结剂(cmc):sbr:溶剂(水)=92.5:2:2.5:3:110。步骤s2、制备均匀胶液:将称好的2.5份质量比例的cmc粉体和55份质量比例的水加入双行星搅拌设备中,搅拌60min中,得到cmc胶液,胶液温度控制在10~35℃;步骤s3、沥青状浆料搅拌:向步骤s2的胶液中加入2份质量比例的sp和92.5分质量比例的人造石墨,进行搅拌,搅拌90min,浆料呈沥青状浆料,温度控制在10~35℃步骤s4、磨合搅拌:向步骤s3的浆料中加入25份质量比例的水,搅拌60min,温度控制在10~35℃;步骤s5、调整黏度:向步骤s4的浆料中加入27份质量比例的水,搅拌40min,测试浆料黏度,黏度值为7200mpa*s,加入3份质量比例的水,搅拌20min测试黏度,黏度为3600mpa*s,温度控制在10~35℃,满足要求。步骤s6、加入液体粘结剂:向步骤s5的浆料中加入6.25质量比例的sbr乳液(sbr乳液的固含量是40%),搅拌20min,得到所需负极浆料。如图1所示,在搅拌缸中的不同位置,取点测试负极浆料的黏度和固含量,其中取样点1表示搅拌缸中的左侧的表层浆料,不同测试点的结果如下表2。保存取样点1的浆料,连续24h测试静态放置的浆料的黏度及固含量,观察浆料的稳定性,测试结果见表4。表1测试点黏度mpa*s固含量测试点1420047.89%测试点2420047.86%测试点3420047.87%测试点4420047.90%测试点5420047.86%表2测试点黏度mpa*s固含量测试点1360047.88%测试点2360047.86%测试点3360047.89%测试点4360047.89%测试点5360047.86%表3测试时间h黏度mpa*s固含量完成制浆420047.89%4430047.90%8460047.88%12470047.88%16500047.80%20510047.72%24510047.69%表4测试时间h黏度mpa*s固含量完成制浆360047.88%4360047.85%8370047.86%12380047.89%16400047.82%20400047.79%24400047.76%表1和表2可见,实施例1和实施例2制作的负极浆料,在不同位置的固含量和黏度基本相同,说明本发明方法制备的浆料的分散性非常好。表3和表4可见,实施例1和实施例2制作的负极浆料固含量变化很小,24h后实施例1和实施例2的负极浆料固含量降低分别为0.2%和0.1%,这说明浆料不沉降,黏度都有轻微升高,实施例1升高900mpa*s,实施例2升高400mpa*s,固含量和黏度的变化区别,说明实施例2的浆料稳定性更好。实施例2比实施例1的浆料的稳定性更好,说明实施例2的搅拌时间参数作为优选参数,其原因是延长搅拌时间,分散效果更彻底。需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。当前第1页12
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