一种锂离子电池负极导电浆料的制备方法与流程

文档序号:16589517发布日期:2019-01-14 18:59阅读:573来源:国知局
一种锂离子电池负极导电浆料的制备方法与流程
本发明涉及锂离子电池材料制造
技术领域
,特别涉及一种锂离子电池负极导电浆料的制备方法。
背景技术
:锂离子电池体系近些年来广泛运用于新能源汽车、便携式电子产品、太阳能光伏及风力发电储能系统等领域,因为其与传统的镍氢、镍镉电池体系相比具有能量密度高、工作电压高、循环性能稳定、负载特性好、充放电速率快、安全性同时兼具无污染的特点。锂离子电池各组分中,电极材料本身的电化学特性决定了体系能量密度的上限,但浆料制备及电池组装等工艺对于电化学性能的发挥同样起着关键的作用。合浆工艺在锂离子电池生产中扮演重要的角色,因为在电极极片制作时,首先需要将各组分充分混合制备出电极浆料,再将电极浆料采用湿膜制备的方法涂覆到集流体上,经过烘干干燥和除水除氧过程,得到的干膜经过冲压设备冲片即可得到电极片。所以,电极浆料的制备的质量好坏直接影响了电极片的性能。浆料的制备过程其实是多组分的固液混合过程,所以如果需要制备出优良的导电浆料,直接需要解决的问题是浆料混合中各组分间的充分混合,避免团聚。现有技术中已经披露通过球磨罐对电极浆料进行混合可以使得物料被进一步破碎细化,进而缩短合浆时间,提高电池循环性能。但在该过程中通常是通过一步法,即将所有组成电极浆料的物料一次性加入球磨罐中进行合浆,这种方式在一定程度上依然无法满足工业化需求,存在合浆时间长,合浆效果差,电池循环稳定性差的问题。技术实现要素:本发明实施例提供了一种锂离子电池负极导电浆料的制备方法,以解决传统存在合浆时间长,合浆效果差,电池循环稳定性差的问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解,下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述,也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念,以此作为后面的详细说明的序言。本发明的目的是提供一种锂离子电池负极导电浆料制备方法。在一些示例性的实施例中,锂离子电池负极导电浆料的制备方法,具体包括:将组成电极浆料的物料放入球磨罐进行混合,所述组成电极浆料的物料含有活性物质、导电剂、粘结剂和溶剂,所述混合包括在所述球磨罐中对所述活性物质与溶解所述活性物质所需溶剂进行第一匀浆搅拌,获得分散均一的混合浆料;向所述混合浆料中加入所述导电剂和所述粘结剂,并根据所需固含量补足所述溶剂,进行第二匀浆搅拌,获得所述导电浆料;其中,所述第一匀浆搅拌的搅拌转速高于所述第二匀浆搅拌。本实施例的填料以及合浆方式与现有技术不同,现有技术是将制备导电浆料的所有物料同时放入球磨罐中进行研磨直至浆料分散均匀,这样的混合方式较为简单,没有根据不同物料的特点进行填料,容易出现浆料内部混合不均匀,局部的许多小颗粒发生团聚产生类似二次颗粒的“灰块”、“灰团”、“灰包”,进而影响后续的混合效果,最终导致合浆效率低,合浆时间长,浆料效果差等一系列问题。为了解决以上问题,本申请对填料和合浆方式均进行了改进。首先,将“一步”填料改为两步,第一步先将活性物质分散均匀,第二步向分散均匀的含有活性物质的混合浆料中添加导电剂和粘结剂,进行二次混料,直至各物料分散均匀。在导电浆料中,活性物质的占比高,难以分散,因此在第一匀浆搅拌阶段需要进行高转速搅拌,以使其充分分散,从而获得稳定均一的混合浆料;第二步放入导电剂和粘结剂,是因为导电剂所占的加入量占总体固体加入量的比例较低同时绝对量也较少,混合时不需较高的转速即可达到充分混合的效果。有些高效的市售新型导电剂是以浆料或分散液的形式存在,比普通的粉末或颗粒在混合分散方面容易很多。而粘结剂基本是以溶液或者胶装液形式存在,因为液-液混合充分十分容易,在低转速下即可满足要求。考虑在该阶段中固体加入量较少,并且粘结剂在高转速时容易破乳影响粘结性,故采用低转速搅拌,在防止破乳保证粘结剂粘结作用的同时进一步将各组分分散,获得目的产物,即导电浆料。该浆料分散性好,涂覆的极片厚度均匀。通过本实施例所述的方式可以有效提升合浆效率,降低合浆时长,增进浆料电学性能。该方法具备普适性,不仅适用于水性负极导电浆料体系,也同样适用于油性体系、正极材料的浆料体系。并且该过程容易放大,单次制备浆料的能力得到极大提升。在一些可选的实施例中,为了进一步增强合浆效率及浆料的电化学性能,可以对合浆方式进行进一步的优化,如将所述第一匀浆搅拌和/或所述第二匀浆搅拌的搅拌模式为正反转交替的双向搅拌。在本实施例中,采用正-反转交替的“s”型搅拌模式进行搅拌合浆,替代传统的单向搅拌过程,在正反交替搅拌过程中球磨罐内液体产生涡流,强化固-液接触,可获得比传统单一正转或反转方式搅拌更充分的分散效果,有效改善浆料的沉降问题,进一步降低每个步骤合浆时间,加强球磨罐的搅拌和破碎效果。行星式球磨机有两个转速:自转与公转。由于是行星式运动,所以自转转速和公转转速之间的比例是固定的。行星式球磨机显示的转速是研磨罐的自转转速。在上述实施例中,若使用行星式球磨机,则所述的正-反转交替的“s”型搅拌模式指的球磨罐正反转交替的双向自转搅。增稠剂是一种常用的用于调节导电浆料粘度的物质,在一些可选的实施例中,若所述组成电极浆料的物料含有增稠剂,为了进一步增强合浆效率及浆料的电化学性能,增稠剂可以分两步使用,并分别通过上述实施例中所述的两次搅拌步骤中加入所述导电浆料。在第一匀浆搅拌过程中,加入增稠剂的目的提供初步合适粘度的溶液体系,使得固-液结合更加紧密,混合更加充分;在第二匀浆搅拌过程中,加入增稠剂的目的是调节体系至所需的粘度,同时补足增稠剂有利于提高粘结剂与颗粒之间的结合力加强粘结效果。若一步加入所需总量的粘稠剂反而会导致整体溶液体系过于黏稠,难以搅拌充分同时局部容易形成聚团,影响分散效果。同时不利于粘结剂与颗粒的粘结。在导电浆料的制备过程中,尤其是在水性导电浆料的制备过程中,搅拌黏稠浆料时会产生大量气泡难以除去,不仅降低合浆效率,延长合浆时间,更会导致制备出的干极片会发生显著的起皱、皲裂现象,涂覆厚度不均匀,极片质量与负载均匀性得不到充分保证,导致极片电化学性能无法充分发挥同时重复性受到明显影响,综上消泡是导电浆料制备工艺中需要解决的问题。在一些可选的实施例中,为增强合浆效率、缩短合浆时间、增强浆料的电化学性能,通过在物料中引入消泡剂去除浆料中的气泡。进一步的,将消泡剂通过第一匀浆搅拌加入所述导电浆料,能更有效的达到消泡目的。因为第一匀浆搅拌是高转速搅拌过程,此外活性物质、增稠剂和溶剂在搅拌过程中会产生大量气泡,因此最有效的消泡方式是在第一匀浆搅拌阶段加入消泡剂。当然也可以在第二匀浆搅拌的过程中加入适量消泡剂,以进一步达到消泡的目的。进一步的,在第二匀浆搅拌的过程完成后,对该导电浆料进行消泡处理,如将浆料置于真空脱泡箱中再次除气泡。进一步的,消泡处理工艺具体为:真空度为-0.1mpa保持10~15min。在一些可选的实施例中,若所述锂离子电池负极导电浆料为水性浆料,即溶剂为去离子水,则所述活性物质可以为硅/碳复合物、硅氧化物/碳复合物、硅/氮化硅/碳复合物和硅/硅氧化物/碳复合物、硅/碳化硅/碳复合物中的一种或多种。所述增稠剂为所述增稠剂为羧甲基纤维素钠(carboxymethylcellulose,cmc)。在本实施例中,采用cmc作为增稠剂,一方面是配合其他水溶性粘结剂可以使得在保障循环稳定性的同时降低粘结剂的总加入量,提高电池整体能量密度;另一方面是调节浆料的粘稠度,提高粘结剂的粘附作用强化粘结效果。多种水性粘合体系组合配合cmc的使用在降低总添加量的同时仍起到了很好的粘合效果。进一步提升合浆效率,缩短合浆时间,提高导电浆料的电化学性能。优选的,所述导电剂为:superpli、supers、350g、乙炔黑、科琴黑carbonecp、科琴黑carbonecp600jd、ks-6、ks-15、sfg-6、sfg-15、气相生长碳纤维(vapor-growncarbonfiber,vgcf)、碳纳米管(carbonnanotube,cnt)、碳纳米角(carbonnanohorn,cnh)、介孔石墨烯(mesoporousgraphene,mgf)、碳纳米管-石墨烯杂合物、碳纳米管水性浆料、石墨烯水性浆料、碳纳米管-石墨烯杂合物水性浆料中的一种或多种。优选的,所述的粘结剂为:聚丙烯酸(polyacrylicacid,paa)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,ptfe)、聚丙烯醇(polyvinylalcohol,pva)、海藻酸钠sodiumalginate,alg)、丁苯橡胶(polymerizedstyrenebutadienerubber,sbr)、la132、la133、la133n、la134、la135、la136d和me1209中的一种或多种。优选的,消泡剂为:碳酸乙烯酯(ethylenecarbonate,ec)、碳酸丙烯酯propylenecarbonate,pc)、乙醇和异丙醇的一种或多种上述实施例给出了水性锂离子负极导电浆料中物料,即活性物质、增稠剂、导电剂、粘结剂以及消泡剂的优选工艺,在该工艺中通过加入cmc,从而减少粘结剂的使用,由上文所提粘结剂在第二匀浆搅拌过程中容易产生破乳而影响合浆效果,因此通过上述优选工艺可以进一步增进合浆效率,减少合浆时间,增强导电浆料的电化学性能。进一步的,以所述导电浆料的质量为100%计,固含量为5~30%;所述固含量包括所述增稠剂、粘结剂、所述导电剂、所述消泡剂和所述活性物质;其中,所述增稠剂:所述粘结剂:所述导电剂:所述消泡剂:所述活性物质的质量比=0.1~2.0%:0.5~15%:0.5~15%:0.1~5%:70~97.5%。优选的,导电浆料的粘度范围为2000~5000mpa.s。上述实施例给出了物料中各组分的优选配比、导电浆料的固含量以及粘度范围,在该指导下,可以更高效地制备出具有优异电化学性能的锂离子电池负极导电浆料。在一些可选的实施例中,在所述第一匀浆搅拌前,还包括制备增稠剂溶液的步骤,该步骤具体为:将cmc与去离子水混合至整体澄清透明,cmc:去离子水的质量比=0.5~2%:98~99.5%。进一步的,增稠剂的使用方式具体为:在所述第一匀浆搅拌中加入的所述增稠剂溶液总需量的60~80%,剩余的所述增稠剂溶液通过所述第二匀浆搅拌加入所述导电浆料。本实施例中cmc并不是以粉末状直接加入浆料中分散的,而是进行了预分散,即先制备成增稠剂溶液。通过本实施例可以进一步增强合浆效率,减少合浆时间,增强导电浆料的电化学性能。以上实施例已经披露了制备水性锂离子电池负极浆料的生产工艺、组分及其配比,下面对搅拌方式进行进一步的说明:在一些可选的实施例中,第一匀浆搅拌的转速为300~600r/min,所述第二匀浆搅拌的转速为10~120r/min;所述第一匀浆搅拌和所述第二匀浆搅拌均采用所述正反转交替的双向搅拌模式。本实施例进一步限定了两次匀浆搅拌的转速,第一匀浆搅拌的转速低于300r/min,合浆效率低,分散效果差,当其转速高于600r/min则气泡的生成速度过快,难以消泡,进而导致合浆效率低,分散效果差。第二匀浆搅拌的转速低于第一匀浆的转速,第二匀浆搅拌的目的是分散导电剂和粘结剂,由于粘结剂在高速搅拌的情况下会破乳,进而影响合浆效果,因此需要将其转速限制于120r/min以内。本实施例通过披露两步匀浆搅拌的转速范围,进而提高合浆效率,降低总合浆时长,增强导电浆料的电化学性能。进一步的,在所述第一匀浆搅拌过程中,单次正转或反转的时间为5~15min,总搅拌时间为0.5~2h。在所述第二匀浆搅拌过程中,单次正转或反转的时间为5~15min,总搅拌时间为0.5~2h。本实施例给出了上述组分浆料在上述制备工艺的过程中最优的搅拌方式和搅拌时长。优选的,在上述匀浆搅拌过程中,即所述第一匀浆搅拌和所述第二匀浆搅拌的过程中,需要控制浆料的温度介于20~40℃之间,以免因搅拌球磨过程中产生大量的热能,影响浆料中各组分的稳定性,以及因发热引起的人员伤亡和设备损耗。浆料温度可以由球磨机内的恒温箱控制。在一些可选的实施例中,上述各实施例中所述的球磨机为行星式球磨机,如单行星式球磨机、全方位行星式球磨机、卧式行星式球磨机、变温行星式球磨机、双行星式球磨机、超声波行星式球磨机、液氮型行星式球磨机、新型半圆形行星式球磨机等。在一些可选的实施例中,所述锂离子电池负极导电浆料的制备步骤具体如下:1)增稠剂溶液制备:将一定分子量的增稠剂,如cmc,按一定比例与去离子水混合,用水浴搅拌溶解均匀至整体澄清透明,取出备用;2)高速匀浆搅拌:将活性物质与消泡剂混合,并加入增稠剂溶液总需量的60~80%,再加入溶剂总需量的60~80%至球磨罐中,搅拌转速设置为300~600r/min,搅拌模式为正反转-交替进行,每次正(反)转单次时间5~15min,总搅拌时间0.5~2h,同时控制浆料的温度在20~40℃之间;3)低速匀浆搅拌:将导电剂粉末和粘结剂混合,并补足所需的溶剂及增稠剂至球磨罐中调节至所需的固含量和粘度,搅拌转速设置为10~120r/min,搅拌模式为正反转-交替进行,每次正(反)转单次时间5~15min,总搅拌时间0.5~2h,同时控制浆料的温度在20~40℃之间;4)消泡处理:上述得到的浆料进入真空脱泡箱中再次除气泡,真空度为-0.1mpa保持10-15min,即得到本发明方法所制备的锂离子电池负极浆料;其中,在步骤(1)中所述的活性物质为:硅/碳复合物、硅氧化物/碳复合物、硅/氮化硅/碳复合物和硅/硅氧化物/碳复合物、硅/碳化硅/碳复合物中的一种或多种;在步骤(2)中所述的消泡剂为:碳酸乙烯酯ec、碳酸丙烯酯pc、乙醇和异丙醇的一种或多种;在步骤(3)中所述的导电剂为:superpli、supers、350g、乙炔黑、科琴黑carbonecp、科琴黑carbonecp600jd、ks-6、ks-15、sfg-6、sfg-15、气相生长碳纤维vgcf、碳纳米管cnt、碳纳米角cnh、介孔石墨烯mgf、碳纳米管-石墨烯杂合物、碳纳米管水性浆料、石墨烯水性浆料、碳纳米管-石墨烯杂合物水性浆料中的一种或多种;在步骤(3)中所述的粘结剂为:聚丙烯酸paa、聚四氟乙烯ptfe、聚丙烯醇pva、海藻酸钠alg、丁苯橡胶sbr、la132、la133、la133n、la134、la135、la136d和me1209中的一种或多种;在步骤(2)(3)中所述的溶剂为:去离子水;在步骤(1)中所述的增稠剂溶液中,增稠剂cmc:溶剂(去离子水)=0.5-2%:98-99.5%;在步骤(2)(3)中所述各物质,以导电浆料的质量为100%计,固含量为5~30%,粘度范围为2000~5000mpa.s;所述固含量包括所述增稠剂、粘结剂、所述导电剂、所述消泡剂和所述活性物质;其中,所述增稠剂:所述粘结剂:所述导电剂:所述消泡剂:所述活性物质的质量比=0.1~2.0%:0.5~15%:0.5~15%:0.1-5%:70~97.5%。本发明相比现有技术,具有如下优点及改进效果:①工艺合理设计,摒弃传统生产工艺中导电浆料的所有物料同时研磨的方式,针对不同物料的特点分别对填料及合浆方式进行改进,以提升合浆效率、缩短合浆时长、增强导电浆料电化学性能。②在利用球磨机进行合浆的基础上,采用正-反转交替的“s”型搅拌模式进行搅拌合浆,替代传统的单向搅拌过程,强化固-液接触,提高分散效果,改善浆料的沉降问题,进一步提升合浆效率、降低合浆时长、增强导电浆料电化学性能。③制备方法具有普适性,不仅适用于水性负极导电浆料的制备,也适合于其他体系如油性、正极材料的浆料制备。④过程容易放大,单次制备浆料能力极大提升。应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本发明。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本发明的实施例,并与说明书一起用于解释本发明的原理。图1是实施例1与对比例1的循环性能对比图。图2是实施例1与对比例1的库伦效率对比图。具体实施方式下面通过几个具体的实施例对本发明作进一步的说明。对以下实施例中用到的部分试剂进行说明:粘结剂:la132、la133、la133n、la134、la135、la136d和me1209购自四川成都荫地乐电源科技有限公司。导电剂:superpli、supers、350g、ks-6、ks-15、sfg-6、sfg-15均购自瑞士特密高;乙炔黑购自天津化工亿博瑞;科琴黑carbonecp、科琴黑carbonecp600jd购自日本狮王lion;碳纳米管水性浆料、石墨烯水性浆料、碳纳米管-石墨烯杂合物水性浆料购自江苏天奈科技股份有限公司。行星式球磨机:单行星式球磨机qxqm-20、双行星式球磨机sxqm-6、液氮型行星式球磨机yd-qmqx-4l购自南京大学仪器厂。实施例1:常温下,将增稠剂羧cmc粉末与超纯去离子水以质量比2:98混合,水浴30℃搅拌溶解均匀至整体澄清透明,得到透明黏稠胶体溶液。按照质量比增稠剂cmc:活性物质微米级硅氧化物/石墨(siox:c=87.2%:12.8%):导电剂碳纳米管水性浆料lb-260:导电剂石墨烯水性浆料lb2g3:粘结剂sbr:消泡剂ec=5%:85%:2%:2%:5%:1%加入各成分。首先将活性物质微米级硅氧化物/石墨与消泡剂ec混合,并加入增稠剂cmc溶液总需量的70%,再加入溶剂总需量的70%至球磨罐中,采用单行星式球磨机进行搅拌,搅拌转速设置为600r/min,正转单次时间5min接续反转单次时间5min,总搅拌时间0.5h,同时控制浆料的温度在30℃左右。将导电剂碳纳米管水性浆料lb-260及石墨烯水性浆料lb2g3与粘结剂sbr混合加入球磨罐中,并补足所需的溶剂及增稠剂调节至固含量为10%、粘度为2200mpa.s,搅拌转速设置为120r/min,正转单次时间5min接续反转单次时间5min,总搅拌时间0.5h,同时控制浆料的温度在30℃左右,得到的浆料进入真空脱泡箱中再次除气泡,真空度为-0.1mpa保持10min,即得到负极水性浆料。制备完毕后采用刮板细度计测量浆料内颗粒大小。按照锂离子扣式电池常规生产工艺,将水性负极浆料经过湿膜制备的方法涂覆到集流体上,经过烘干干燥和除水除氧过程,干膜经过冲压设备冲片即可得到负极电极片。在手套箱中与金属锂片、隔膜、电解液、正负极壳、弹片、垫片进行组装扣式半电池,静置12h后得到内部充分浸润的锂离子扣式半电池。对比例1:常温下,将增稠剂cmc粉末与超纯去离子水以质量比2:98混合,水浴30℃搅拌溶解均匀至整体澄清透明,得到透明黏稠胶体溶液。按照质量比增稠剂cmc:活性物质微米级硅氧化物/石墨(siox:c=87.2%:12.8%):导电剂碳纳米管水性浆料lb-260:导电剂石墨烯水性浆料lb2g3:粘结剂sbr:消泡剂ec=5%:85%:2%:2%:5%:1%加入各成分。首先将活性物质微米级硅氧化物/石墨与消泡剂ec混合,并加入增稠剂cmc溶液总需量的70%,再加入溶剂总需量的70%至球磨罐中,采用单行星式球磨机进行搅拌,搅拌转速设置为600r/min,正转搅拌时间0.5h,同时控制浆料的温度在30℃左右。将导电剂碳纳米管水性浆料lb-260及石墨烯水性浆料lb2g3与粘结剂sbr混合加入球磨罐中,并补足所需的溶剂及增稠剂调节至固含量为10%、粘度为2200mpa.s,搅拌转速设置为120r/min,正转搅拌时间0.5h,同时控制浆料的温度在30℃左右,得到的浆料进入真空脱泡箱中再次除气泡,真空度为-0.1mpa保持10min,即得到负极水性浆料。制备完毕后采用刮板细度计测量浆料内颗粒大小。按照锂离子扣式电池常规生产工艺,将水性负极浆料经过湿膜制备的方法涂覆到集流体上,经过烘干干燥和除水除氧过程,干膜经过冲压设备冲片即可得到负极电极片。在手套箱中与金属锂片、隔膜、电解液、正负极壳、弹片、垫片进行组装扣式半电池,静置12h后得到内部充分浸润的锂离子扣式半电池。对实施例1和对比例1所制得的锂离子扣式半电池进行电化学性能测试,其在1a/g下充放电循环性能对比结果如图1所示。对比例2:常温下,将增稠剂cmc粉末与超纯去离子水以质量比2:98混合,水浴30℃搅拌溶解均匀至整体澄清透明,得到透明黏稠胶体溶液。按照质量比增稠剂cmc:活性物质微米级硅氧化物/石墨(siox:c=87.2%:12.8%):导电剂碳纳米管水性浆料lb-260:导电剂石墨烯水性浆料lb2g3:粘结剂sbr:消泡剂ec=5%:85%:2%:2%:5%:1%加入各成分。加入各组分后,补足所需量的溶剂超纯去离子水调整固含量至10%、粘度为2200mpa.s后,采用单行星式球磨机进行搅拌,先以搅拌转速设置600r/min,正转单次时间5min接续反转单次时间5min,总搅拌时间0.5h进行高速搅拌,同时控制浆料的温度在30℃左右。之后将搅拌转速设置为120r/min,正转单次时间5min接续反转单次时间5min,搅拌分散0.5h,同时控制浆料的温度在30℃左右,得到的浆料进入真空脱泡箱中再次除气泡,真空度为-0.1mpa保持10min,即得到负极水性浆料。制备完毕后采用刮板细度计测量浆料内颗粒大小。按照锂离子扣式电池常规生产工艺,将水性负极浆料经过湿膜制备的方法涂覆到集流体上,经过烘干干燥和除水除氧过程,干膜经过冲压设备冲片即可得到负极电极片。在手套箱中与金属锂片、隔膜、电解液、正负极壳、弹片、垫片进行组装扣式半电池,静置12h后得到内部充分浸润的锂离子扣式半电池。实施例2:常温下,将增稠剂cmc粉末与超纯去离子水以质量比2:98混合,水浴30℃搅拌溶解均匀至整体澄清透明,得到透明黏稠胶体溶液。按照质量比增稠剂cmc:活性物质微米级硅/碳化硅/石墨(si:sic:c=72%:21%:7%):导电剂spg-6:粘结剂la132:消泡剂pc=0.5%:52%:40%:3.5%:3%:1%加入各成分。首先将活性物质微米级硅/碳化硅/石墨与消泡剂pc混合,并加入增稠剂cmc溶液总需量的60%,再加入溶剂总需量的65%至球磨罐中,采用双行星式球磨机进行搅拌,搅拌转速设置为480r/min,正转单次时间15min接续反转单次时间15min,总搅拌时间2h,同时控制浆料的温度在30℃左右。将导电剂spg-6与粘结剂la132混合加入球磨罐中,并补足所需的溶剂及增稠剂调节至固含量为15%、粘度为2600mpa.s,搅拌转速设置为60r/min,正转单次时间10min接续反转单次时间10min,总搅拌时间1h,同时控制浆料的温度在30℃左右,得到的浆料进入真空脱泡箱中再次除气泡,真空度为-0.1mpa保持15min,即得到负极水性浆料。制备完毕后采用刮板细度计测量浆料内颗粒大小。按照锂离子扣式电池常规生产工艺,将水性负极浆料经过湿膜制备的方法涂覆到集流体上,经过烘干干燥和除水除氧过程,干膜经过冲压设备冲片即可得到负极电极片。在手套箱中与金属锂片、隔膜、电解液、正负极壳、弹片、垫片进行组装扣式半电池,静置12h后得到内部充分浸润的锂离子扣式半电池。实施例3:常温下,将增稠剂cmc粉末与超纯去离子水以质量比1.5:98.5混合,水浴30℃搅拌溶解均匀至整体澄清透明,得到透明黏稠胶体溶液。按照质量比增稠剂cmc:活性物质微米级硅/石墨(si:c=15%:85%):导电剂vgcf:superpli:粘结剂paa:消泡剂乙醇=1%:80%:1.5%:10%:6%:1.5%加入各成分。首先将活性物质微米级硅/石墨与消泡剂乙醇混合,并加入增稠剂cmc溶液总需量的80%,再加入溶剂总需量的75%至球磨罐中,采用双行星式球磨机进行搅拌,搅拌转速设置为300r/min,正转单次时间10min接续反转单次时间5min,总搅拌时间0.5h,同时控制浆料的温度在30℃左右。将导电剂vgcf及superpli与粘结剂paa混合加入球磨罐中,并补足所需的溶剂及增稠剂调节至固含量5%、粘度2000mpa.s,搅拌转速设置为10r/min,正转单次时间10min接续反转单次时间10min,总搅拌时间2h,同时控制浆料的温度在30℃左右,得到的浆料进入真空脱泡箱中再次除气泡,真空度为-0.1mpa保持12min,即得到负极水性浆料。制备完毕后采用刮板细度计测量浆料内颗粒大小。按照锂离子扣式电池常规生产工艺,将水性负极浆料经过湿膜制备的方法涂覆到集流体上,经过烘干干燥和除水除氧过程,干膜经过冲压设备冲片即可得到负极电极片。在手套箱中与金属锂片、隔膜、电解液、正负极壳、弹片、垫片进行组装扣式半电池,静置12h后得到内部充分浸润的锂离子扣式半电池。实施例4:常温下,将增稠剂cmc粉末与超纯去离子水以质量比0.5:99.5混合,水浴30℃搅拌溶解均匀至整体澄清透明,得到透明黏稠胶体溶液。按照质量比增稠剂cmc:活性物质增稠剂cmc:活性物质微米级硅/硅氧化物/石墨(si:siox:c=70%:21%:9%):微米级硅/碳化硅/石墨(si:sic:c=72%:21%:7%):导电剂vgcf:spg-15:粘结剂la133n:消泡剂ec=1%:45%:48%:1.5%:1%:3%:0.5%加入各成分。首先将活性物质微米级硅/硅氧化物/石墨及微米级硅/碳化硅/石墨与消泡剂ec混合,并加入增稠剂cmc溶液总需量的60%,再加入溶剂总需量的70%至球磨罐中,采用液氮型行星式球磨机搅拌,搅拌转速设置为420r/min,正转单次时间5min接续反转单次时间10min,总搅拌时间1.25h,同时控制浆料的温度在30℃左右。将导电剂vgcf及spg-15与粘结剂la133n混合加入球磨罐中,并补足所需的溶剂及增稠剂调节至固含量25%、粘度2800mpa.s,搅拌转速设置为96r/min,正转单次时间10min接续反转单次时间15min,总搅拌时间1.75h,同时控制浆料的温度在30℃左右,得到的浆料进入真空脱泡箱中再次除气泡,真空度为-0.1mpa保持15min,即得到负极水性浆料。制备完毕后采用刮板细度计测量浆料内颗粒大小。按照锂离子扣式电池常规生产工艺,将水性负极浆料经过湿膜制备的方法涂覆到集流体上,经过烘干干燥和除水除氧过程,干膜经过冲压设备冲片即可得到负极电极片。在手套箱中与金属锂片、隔膜、电解液、正负极壳、弹片、垫片进行组装扣式半电池,静置12h后得到内部充分浸润的锂离子扣式半电池。实施例5:常温下,将增稠剂cmc粉末与超纯去离子水以质量比1.5:98.5混合,水浴30℃搅拌溶解均匀至整体澄清透明,得到透明黏稠胶体溶液。按照质量比增稠剂cmc:纳米级硅/氮化硅/石墨(si:si3n4:c=64.6%:23.5%:11.9%):导电剂cnh:乙炔黑:粘结剂me1209:消泡剂ec=1%:90%:0.5%:3.5%:2.5%:2.5%加入各成分。首先将活性物质纳米级硅/氮化硅/石墨与消泡剂ec混合,并加入增稠剂cmc溶液总需量的75%,再加入溶剂总需量的65%至球磨罐中,采用液氮型行星式球磨机搅拌,搅拌转速设置为540r/min,正转单次时间15min接续反转单次时间15min,总搅拌时间1h,同时控制浆料的温度在30℃左右。将导电剂cnh及乙炔黑与粘结剂me1209混合加入球磨罐中,并补足所需的溶剂及增稠剂调节至固含量20%、粘度2600mpa.s,搅拌转速设置为120r/min,正转单次时间5min接续反转单次时间10min,总搅拌时间1.5h,同时控制浆料的温度在30℃左右,得到的浆料进入真空脱泡箱中再次除气泡,真空度为-0.1mpa保持10min,即得到负极水性浆料。制备完毕后采用刮板细度计测量浆料内颗粒大小。按照锂离子扣式电池常规生产工艺,将水性负极浆料经过湿膜制备的方法涂覆到集流体上,经过烘干干燥和除水除氧过程,干膜经过冲压设备冲片即可得到负极电极片。在手套箱中与金属锂片、隔膜、电解液、正负极壳、弹片、垫片进行组装扣式半电池,静置12h后得到内部充分浸润的锂离子扣式半电池。实施例6:常温下,将增稠剂cmc粉末与超纯去离子水以质量比1:99混合,水浴30℃搅拌溶解均匀至整体澄清透明,得到透明黏稠胶体溶液。按照质量比增稠剂cmc:微米级一氧化硅/石墨(siox:c=87.2%:12.8%):纳米级硅/氮化硅/石墨(si:si3n4:c=64.6%:23.5%:11.9%):导电剂cnt:mgf:粘结剂ptfe:消泡剂异丙醇=1%:50%:30%:2%:2%:13%:2%加入各成分。首先将活性物质微米级一氧化硅/石墨和纳米级硅/氮化硅/石墨与消泡剂异丙醇混合,并加入增稠剂cmc溶液总需量的70%,再加入溶剂总需量的70%至球磨罐中,采用液氮型行星式球磨机搅拌,搅拌转速设置为360r/min,正转单次时间10min接续反转单次时间10min,总搅拌时间2h,同时控制浆料的温度在30℃左右。将导电剂cnt及mgf与粘结剂ptfe混合加入球磨罐中,并补足所需的溶剂及增稠剂调节至固含量30%、粘度4500mpa.s,搅拌转速设置为120r/min,正转单次时间15min接续反转单次时间15min,总搅拌时间2h,同时控制浆料的温度在30℃左右,得到的浆料进入真空脱泡箱中再次除气泡,真空度为-0.1mpa保持15min,即得到负极水性浆料。制备完毕后采用刮板细度计测量浆料内颗粒大小。按照锂离子扣式电池常规生产工艺,将水性负极浆料经过湿膜制备的方法涂覆到集流体上,经过烘干干燥和除水除氧过程,干膜经过冲压设备冲片即可得到负极电极片。在手套箱中与金属锂片、隔膜、电解液、正负极壳、弹片、垫片进行组装扣式半电池,静置12h后得到内部充分浸润的锂离子扣式半电池。以下表格展示了各实施例和对比例的电化学性能测试结果:表1循环性能测试表2搅拌后浆料内颗粒大小评测项目搅拌方式投料方式d50/μm实施例1正-反转两次加入6对比例1正转两次加入12对比例2正-反转一次加入25实施例2正-反转两次加入3实施例3正-反转两次加入5实施例4正-反转两次加入6实施例5正-反转两次加入8实施例6正-反转两次加入2表2中d50也叫中位径或中值粒径,这是一个表示粒度大小的典型值,该值准确地将总体划分为二等份,也就是说有50%的颗粒超过此值,有50%的颗粒低于此值。根据上述两表中数据可以看出,采用本发明提供的浆料制作方法制备锂离子电池负极浆料,在长循环过程中容量保持率极佳,在长寿命的同时可以获得更高的首效。同时可获得更加充分的混合及分散效果。综上:本发明提供的一种锂离子电池高性能负极导电浆料的制备方法,针对传统浆料制备技术效率低、耗能大、步骤多耗时长等问题,实现较短时间内对多组分浆料体系进行充分混合分散、提高制备效率、缩短制备步骤、节约能耗等目标,同时制备出均匀性好无沉降的高性能导电浆料,浆料制作的电极片电化学性能优异,循环稳定性高首效提升。同时过程易放大,单次浆料制备能力大大提升,此制备过程也具有普适性,同样适用于其他油性体系及正极材料浆料制备。本领域的技术人员应认识到,以上实施例仅是用来说明本发明,而并非对、于本发明的所有囊括,只要在本发明的说明范围内,对以上实施例的变化、变形都将属于本发明的保护范围。当前第1页12
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