一种锂电池电芯浆料制备方法与流程

文档序号:17634871发布日期:2019-05-11 00:20阅读:258来源:国知局

本发明涉及锂电池制备技术领域,具体涉及一种锂电池电芯浆料制备方法。



背景技术:

锂离子电池目前已广泛应用于手机、移动电源等技术领域,随着锂离子电池应用领域的扩大化,锂离子电池的生产成本以及电池的综合性能成为研究的热点话题,尽管锂电池有比能量高,循环寿命长等优点,但是还存在1)电池成本高的问题,其中正极材料的成本占锂离子电池总成本的三分之一,并且决定了电池的容量,现有技术中锂离子电池的正极材料通常采用licoo2,因钴资源稀缺而导致其成本很高,2)锂电池的能量密度需进一步改善。



技术实现要素:

本发明的目的是为了克服现有技术中的问题,提供一种锂电池电芯浆料制备方法。

本发明提供了一种锂电池电芯浆料制备方法,包括:正极浆料的制备和负极浆料的制备:

所述正极浆料的制备工艺包括以下步骤:

s1、将氢氧化锂和锰氧化物按照质量比1-2:4-6混合研磨,然后置于电阻炉中于450-500℃煅烧5-10h,然后升温至680-800℃煅烧4-6h,500-600℃下保温8h,得煅烧产物,再将煅烧产物研磨成粉末备用;

s2、将正极导电剂置于烘箱中于100-120℃下烘干1.5-2h;

s3、将粘结剂和溶剂加入动力混合机内,中速搅拌20-40min,然后加入正极导电剂和硅油中速搅拌20-40min,加入煅烧产物粉末抽真空,真空度为-0.05-0.10mpa,高速搅拌60-120min,得正极浆料;

所述负极浆料的制备工艺包括以下步骤:

将增稠剂与溶剂混合后加入动力混合机内,中速搅拌30-60min,再加入导电胶、导电剂和硅油,中速搅拌80-100min,最后加入负极活性物料,抽真空,真空度为-0.05-0.10mpa,高速搅拌30-60min,得负极浆料。

较佳地,正极浆料包含以下质量比的原料组分:氢氧化锂60-70%、二氧化锰20-30%、聚偏氟乙烯2%、导电石墨3%、硅油0.3-0.8%和溶剂。

较佳地,负极浆料包含以下质量比的原料组分:天然石墨90-96%、碳纳米管3-5%、羧甲基纤维素钠2-3%、铜粉导电胶1-2%,硅油0.3-0.8%和溶剂。

较佳地,溶剂为n-甲基吡咯烷酮或去离子水。

较佳地,中速搅拌为公转15-20转/分钟,自传800-1000转/分钟。

较佳地,高速搅拌为公转30-50转/分钟,自传1500-2000转/分钟。

较佳地,正极浆料的黏度为15000-17000cps。

较佳地,负极浆料的黏度为10000-11000cps。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明的制备方法是将氢氧化锂和锰氧化物混合研磨后在特定的温度曲线下进行煅烧,所得产物作为正极活性物质能够使得锂电池正极活性物质的成本降低2-3倍,并且在负极制备过程将引入铜粉导电胶,能够促进离子转移,显著的提高电极的容量,提高电池的能量密度,本发明的制备方法制备的锂电池能量密度高达184wh/kg;在制浆过程中,通过在浆料中添加硅油使得浆料能够快速的分散均匀,并且在搅拌过程中较少气泡的产生,提高了搅拌效率,加快了浆料的制备进程。

具体实施方式

下面结合实施例和对比例,对本发明的具体实施方式进行详细描述,但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。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的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。

以下实施例中:

正极浆料的黏度要求为15000-17000cps;负极浆料的黏度要求为10000-11000cps;

中速搅拌为公转15-20转/分钟,自传800-1000转/分钟;

高速搅拌为公转30-50转/分钟,自传1500-2000转/分钟;

溶剂为n-甲基吡咯烷酮,n-甲基吡咯烷酮的用量为氢氧化锂、二氧化锰、聚偏氟乙烯、导电石墨和硅油质量总和的1.1-1.2倍,或天然石墨、碳纳米管、羧甲基纤维素钠、铜粉导电胶和硅油质量总和的1.1-1.2倍。

实施例1

本实施例提供的一种锂电池电芯浆料制备方法,包括正极浆料的制备和负极浆料的制备:

所述正极浆料的制备工艺包括以下步骤:

正极浆料包含以下质量比的原料组分:氢氧化锂65%、二氧化锰25%、聚偏氟乙烯2%、导电石墨3%、硅油0.5%和n-甲基吡咯烷酮;

s1、将氢氧化锂和锰氧化物按照质量比1:5混合研磨,锰氧化物为二氧化锰,然后置于电阻炉中于460℃煅烧8h,然后升温至720℃煅烧5h,550℃下保温8h,得煅烧产物,再将煅烧产物研磨成粉末备用;

s2、将正极导电剂至于烘箱中于110℃下烘干2h;

s3、将聚偏氟乙烯和n-甲基吡咯烷酮加入动力混合机内,中速搅拌30min,然后加入导电石墨和硅油中速搅拌25min,加入煅烧产物粉末抽真空,真空度为-0.05-0.10mpa,高速搅拌80min,得正极浆料;

所述负极浆料的制备工艺包括以下步骤:

负极浆料包含以下质量比的原料组分:天然石墨92%、碳纳米管4%、羧甲基纤维素钠3%、铜粉导电胶2%,硅油0.4%和n-甲基吡咯烷酮

将羧甲基纤维素钠与n-甲基吡咯烷酮混合后加入动力混合机内,中速搅拌30min,再加入铜粉导电胶、碳纳米管和硅油中速搅拌90min,最后加入天然石墨,抽真空,真空度为-0.05-0.10mpa,高速搅拌40min,得负极浆料。

实施例2

本实施例提供的一种锂电池电芯浆料制备方法,包括正极浆料的制备和负极浆料的制备:

所述正极浆料的制备工艺包括以下步骤:

正极浆料包含以下质量比的原料组分:氢氧化锂70%、二氧化锰28%、聚偏氟乙烯2%、导电石墨3%、硅油0.6%和n-甲基吡咯烷酮,

s1、将氢氧化锂和锰氧化物按照质量比2:5混合研磨,锰氧化物为二氧化锰,然后置于电阻炉中于450℃煅烧6h,然后升温至700℃煅烧4-6h,580℃下保温8h,得煅烧产物,再将煅烧产物研磨成粉末备用;

s2、将正极导电剂至于烘箱中于110℃下烘干1.5h;

s3、将聚偏氟乙烯和n-甲基吡咯烷酮加入动力混合机内,中速搅拌30min,然后加入导电石墨和硅油中速搅拌40min,加入煅烧产物粉末抽真空,真空度为-0.05-0.10mpa,高速搅拌100min,得正极浆料;

所述负极浆料的制备工艺包括以下步骤:

负极浆料包含以下质量比的原料组分:天然石墨90%、碳纳米管4%、羧甲基纤维素钠2%、铜粉导电胶1%,硅油0.6%和n-甲基吡咯烷酮;

将羧甲基纤维素钠与n-甲基吡咯烷酮混合后加入动力混合机内,中速搅拌60min,再加入铜粉导电胶、碳纳米管和硅油中速搅拌90min,最后加入天然石墨,抽真空,真空度为-0.05-0.10mpa,高速搅拌50min,得负极浆料;

实施例3

本实施例提供的一种锂电池电芯浆料制备方法,包括正极浆料的制备和负极浆料的制备:

所述正极浆料的制备工艺包括以下步骤:

正极浆料包含以下质量比的原料组分:氢氧化锂64%、二氧化锰26%、聚偏氟乙烯2%、导电石墨3%,硅油0.4%和n-甲基吡咯烷酮,

s1、将氢氧化锂和锰氧化物按照质量比1:4混合研磨,然后置于电阻炉中于480℃煅烧6h,然后升温至750℃煅烧4h,580℃下保温8h,得煅烧产物,再将煅烧产物研磨成粉末备用;

s2、将正极导电剂至于烘箱中于100℃下烘干2h;

s3、将聚偏氟乙烯和n-甲基吡咯烷酮加入动力混合机内,中速搅拌20min,然后加入导电石墨和硅油中速搅拌20min,加入煅烧产物粉末抽真空,真空度为-0.05-0.10mpa,高速搅拌90min,得正极浆料;

所述负极浆料的制备工艺包括以下步骤:

负极浆料包含以下质量比的原料组分:天然石墨93%、碳纳米管4%、羧甲基纤维素钠2%、铜粉导电胶1%,硅油0.4%和n-甲基吡咯烷酮;

将羧甲基纤维素钠与n-甲基吡咯烷酮混合后加入动力混合机内,中速搅拌30min,再加入铜粉导电胶、碳纳米管和硅油中速搅拌80min,最后加入天然石墨,抽真空,真空度为-0.05-0.10mpa,高速搅拌30min,得负极浆料。

对比例1:

本实施例在本发明实施例3的基础上不添加硅油,其他制浆工艺以及原料用量相同。

对比例2:

本实施例在本发明实施例3的基础上加入1%-2%硅油,其他制浆工艺以及原料用量相同。

对比例3:

本实施例在本发明实施例3的基础上不加入铜粉导电胶,其他制浆工艺以及原料用量相同。

将实施例1-3以及对比例1-3按照常规的锂电池生产工艺组装,经充放电活化后制得10ah电池。测试制得的电池的能量密度,结果见下表。

测试结果表明,由本发明制备的浆料使得其得到的锂电池具有高达184wh/kg的能量密度,对比例1和对比例2与本申请的实施例1-3能量密度小幅降低,对比例3能量密度降低明显。

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。

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