一种使用分散剂的低成本高性能锂离子电池的制备方法与流程

1.本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种使用分散剂的低成本高性能锂离子电池的制备方法。


背景技术：

2.锂离子电池作为一种市面上被广泛使用的二次电池，因其自身无毒、寿命长、耐候性好等特点正在被各国政府所重视，并纷纷加大投资，而随着各类资本的加速入场，锂离子电池在不远的将来势必迎来更加持续的繁荣发展。
3.然而，时间进入到2021年，由于市场上新能源终端产品需求井喷，推动了上游电池制造商快速建厂扩展产能，从而进一步给新能源电池原料供给端造成巨大的供货压力，最终导致原材料价格迅速上涨，在可预见期内，电池制造商将承受巨大的成本压力，而如何降低成本已成为制造商的当务之急。
4.众所周知，电池制造过程中对溶剂nmp有着巨大的需求量，而有效降低匀浆过程中nmp的添加量不仅能降低原料成本，还能减少涂布能耗，提高涂布生产效率。


技术实现要素：

5.本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种使用分散剂的低成本高性能锂离子电池的制备方法，在传统的匀浆工艺中加入一种新型分散剂，利用现有的常规加工工艺，可有效提高浆料固含，减少nmp的使用，增加涂布效率，缩小能耗，最终降低电池的制造成本，减小企业生产压力，促进行业的健康发展。
6.为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
7.一种使用分散剂的低成本高性能锂离子电池的制备方法，所述低成本高性能锂离子电池包括正极片、隔膜、负极片、电解液和壳体，所述正极片包括正极集流体及正极敷料，所述正极敷料包括正极活性材料、正极导电剂和正极粘结剂，所述负极片包括负极集流体及负极敷料，所述负极敷料包括负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂，所述电解液为锂盐和添加剂溶解在溶剂中制成，所述制备方法如下：
8.(1)正极片的制备
9.将正极主材与导电剂一、导电剂二、正极粘结剂以及分散剂在正极溶剂中搅拌均匀，抽真空除泡、调节粘度后过筛，将过筛后的正极浆料均匀涂布至铝箔的两面，再经辊压、模切放置烤箱烘烤，得到正极片；
10.(2)负极片的制备
11.将负极主材、导电剂三、增稠剂、负极粘结剂混合均匀，再均匀地分撒在负极溶剂中，抽真空除泡、过筛，将过筛后的负极浆料均匀的涂布至铜箔的两面，再经辊压、模切放置烤箱烘烤，得到负极片；
12.(3)电芯的制备
13.将(1)和(2)制备的正极片和负极片与隔膜通过卷绕或叠片的方式装配成电芯；其
中，隔膜置于正极片和负极片的中间，将两者完全隔开；
14.(4)电解液的制备
15.(5)电池的装配
16.将步骤(3)制备的电芯置于所述壳体内，再注入步骤(4)制备的电解液，然后封口及化成分容，得到一种低成本、低内阻、高性能的锂离子电池。
17.优选的，所述正极主材、导电剂一、导电剂二、正极粘结剂、分散剂的重量比为(94～96):(1～3):(1～3):(1～3):0.2。
18.优选的，所述负极主材、导电剂三、增稠剂、负极粘结剂的重量比为(94～96):(1.5～2.5):(1～1.5):(1.5～2.5)。
19.优选的，过筛的筛网的规格为120～180目，优选为150目。
20.优选的，所述正极主材为磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、三元材料、富锂锰基材料中的一种或两种以上的混合物，所述导电剂一为导电炭黑，导电剂二为石墨烯和碳纳米管的混合物，所述正极粘结剂为聚偏二氟乙烯，所述溶剂为n
‑
甲基吡咯烷酮，所述分散剂的有效成分为丙烯酸聚酯及其衍生物，其中，分散剂的纯度＞99％。
21.优选的，所述正极浆料的制备工艺如下：
22.s1.将正极粘结剂在溶剂中搅拌2～3h至完全溶解，得到正极粘结剂胶液；
23.s2.向正极粘结剂胶液中加入分散剂，并搅拌30～40min；
24.s3.先加入导电剂一抽真空搅拌30～40min，再加入导电剂二抽真空高速搅拌30～40min，得到正极混合浆料；
25.s4.将正极主材均分两步加入正极混合浆料中，抽真空高速搅拌2～3h，加入正极溶剂调节粘度至3500～5000cp，再慢搅抽真空除泡。
26.优选的，所述负极主材为常规人造石墨或天然石墨，所述导电剂三为导电炭黑或石墨烯，所述负极粘结剂为丁苯橡胶乳液，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠，所述负极溶剂为去离子水。
27.优选的，所述负极浆料的制备工艺如下：
28.s1.将增稠剂分散至负极溶剂中，配置固含量为1.67～1.8％的负极胶液；
29.s2.将导电剂三加入负极胶液中，抽真空搅拌30～40min，得到负极混合浆料；
30.s3.将负极主材均分两步加入负极混合浆料中，抽真空高速搅拌2～3h，加入负极溶剂搅拌调节粘度至2500～3500cp；
31.s4.加入负极粘结剂，抽真空慢搅30min，再低速抽真空慢搅除泡。
32.优选的，所述隔膜为湿法或干法制备的聚乙烯或聚丙烯高分子。
33.优选的，电解液的制备方法如下：
34.将浓度为0.8～1.1mol/l的电解质lipf6与氟代碳酸乙烯酯和碳酸亚乙烯酯混合制成的添加剂溶解在体积比为1:2或1:3的碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯组成的混合溶剂中形成电解液。
35.本发明通过在正极匀浆中使用新型的分散剂，有效地提高了浆料的固含量，减少了nmp的使用，提高了涂布效率，减小了能耗，从而有效降低电池的制造成本；同时，由于新型分散剂的使用，提高了浆料中各成分的分散程度和均一性，使得制备后的电池，内阻更小，性能更优异。
附图说明
36.图1添加与不添加本发明中分散剂的电池循环性能对比图。
具体实施方式
37.为使本发明的目的、技术方案和优点更加明白清楚，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，但是本发明并不限于这些实施例。需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为质量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如没有特别说明，均为本领域的常规方法。
38.下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
39.实施例
40.一种使用分散剂的低成本高性能锂离子电池的制备方法，所述低成本高性能锂离子电池包括正极片、隔膜、负极片、电解液和壳体，所述正极片包括正极集流体及正极敷料，所述正极敷料包括正极活性材料、正极导电剂和正极粘结剂，所述负极片包括负极集流体及负极敷料，所述负极敷料包括负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂，所述电解液为锂盐和添加剂溶解在溶剂中制成，所述制备方法如下：
41.(1)正极片的制备
42.将正极主材与导电剂一、导电剂二、正极粘结剂以及分散剂在正极溶剂中搅拌均匀，抽真空除泡、调节粘度后过筛，将过筛后的正极浆料均匀涂布至铝箔的两面，再经辊压、模切放置烤箱烘烤，得到正极片；
43.(2)负极片的制备
44.将负极主材、导电剂三、增稠剂、负极粘结剂混合均匀，再均匀地分撒在负极溶剂中，抽真空除泡、过筛，将过筛后的负极浆料均匀的涂布至铜箔的两面，再经辊压、模切放置烤箱烘烤，得到负极片；
45.(3)电芯的制备
46.将(1)和(2)制备的正极片和负极片与隔膜通过卷绕或叠片的方式装配成电芯；其中，隔膜置于正极片和负极片的中间，将两者完全隔开；
47.(4)电解液的制备
48.(5)电池的装配
49.将步骤(3)制备的电芯置于所述壳体内，再注入步骤(4)制备的电解液，然后封口及化成分容，得到一种低成本、低内阻、高性能的锂离子电池。
50.所述正极主材、导电剂一、导电剂二、正极粘结剂、分散剂的重量比为95:2:2:2:0.2。
51.所述负极主材、导电剂三、增稠剂、负极粘结剂的重量比为95:2:1.25:2。
52.过筛的筛网的规格为150目。
53.所述正极主材为磷酸铁锂、锰酸锂和钴酸锂的混合物，所述导电剂一为导电炭黑，导电剂二为石墨烯和碳纳米管的混合物，所述正极粘结剂为聚偏二氟乙烯，所述溶剂为n
‑
甲基吡咯烷酮，所述分散剂的有效成分为丙烯酸聚酯及其衍生物，其中，分散剂的纯度＞99％。
54.所述正极浆料的制备工艺如下：
55.s1.将正极粘结剂在溶剂中搅拌2.5h至完全溶解，得到正极粘结剂胶液；
56.s2.向正极粘结剂胶液中加入分散剂，并搅拌35min；
57.s3.先加入导电剂一抽真空搅拌35min，再加入导电剂二抽真空高速搅拌35min，得到正极混合浆料；
58.s4.将正极主材均分两步加入正极混合浆料中，抽真空高速搅拌2.5h，加入正极溶剂调节粘度至4200cp，再慢搅抽真空除泡。
59.所述负极主材为常规人造石墨或天然石墨，所述导电剂三为导电炭黑或石墨烯，所述负极粘结剂为丁苯橡胶乳液，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠，所述负极溶剂为去离子水。
60.所述负极浆料的制备工艺如下：
61.s1.将增稠剂分散至负极溶剂中，配置固含量为1.72％的负极胶液；
62.s2.将导电剂三加入负极胶液中，抽真空搅拌35min，得到负极混合浆料；
63.s3.将负极主材均分两步加入负极混合浆料中，抽真空高速搅拌2.5h，加入负极溶剂搅拌调节粘度至3000cp；
64.s4.加入负极粘结剂，抽真空慢搅30min，再低速抽真空慢搅除泡。
65.所述隔膜为湿法或干法制备的聚乙烯或聚丙烯高分子。
66.电解液的制备方法如下：
67.将浓度为1.0mol/l的电解质lipf6与氟代碳酸乙烯酯和碳酸亚乙烯酯混合制成的添加剂溶解在体积比为1:2的碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯组成的混合溶剂中形成电解液。
68.比较例
69.与实施例的不同仅在于不添加分散剂，其他与实施例一致。
70.实施例和比较例的电池各参数对比如下表1所示：
71.表1
[0072][0073]
实施例和比较例的电池不同倍率放电温升对比如下表2所示：
[0074]
表2
[0075][0076]
实施例和比较例的电池循环性能对比如图1所示。
[0077]
上述实施例仅是本发明的较优实施方式，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修饰、修改及替代变化，均属于本发明技术方案的范围内。