一种锂离子电池浆料及其制备方法和用图
【技术领域】
[0001] 本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池浆料及其制备方法和 使用所述浆料的电池极片及锂离子电池。
【背景技术】
[0002] 锂离子电池由于具有比能量大、工作电压高、循环使用寿命长、无记忆效应、自放 电小、无污染绿色环保等优点，已被广泛应用于便携移动电子设备、电动汽车及储能系统。 随着锂离子电池的发展，对电池的一致性和自放电率提出了更高的要求，而浆料是否均一 及稳定直接影响浆料涂布的质量，进而影响电池的一致性和最终性能。电极的匀浆工艺主 要与搅拌的时间、温度和线速度相关，一般而言，搅拌时间越长，温度越高、线速度越快，浆 料的分散效果越好。
[0003] 目前公开的锂离子电池浆料的制备方法总的来说有三种。
[0004] 第一种是将粘结剂、导电剂和活性材料一次性加入混合，再加入溶剂搅拌混匀，溶 剂可以一次性加入，也可以分多次加入。如CN104201325A中公开的方法，这种搅拌工艺 能够提高浆料的固含量，缩短配料时间，但这种方法制备浆料，容易生成以粘结剂为核心的 团聚颗粒，搅拌过程搅拌线速度产生的剪切力也难以将其分散。
[0005] 第二种是先制备胶溶液，然后将胶溶液与其他物料搅拌混匀，胶溶液可以一次性 加入，也可以分多次加入，如CN1780034A中公开的方法，这种搅拌工艺能够保证粘结剂充 分混合均匀，但由于活性材料或导电剂的高比表面积，其具有较强的吸附性而存在局部团 聚，浆料均一性难以保证。
[0006] 第三种是先预制胶溶液，将活性材料与导电剂先进行干混、加入溶剂进行湿混、再 加入预制胶溶液混合，可以一次性加入胶溶液，也可以分多次加入胶溶液，如CN102738446 A中公开的方法，这种搅拌工艺虽然能够保证浆料的均一性，但搅拌时间长、工艺复杂，不适 合生产操作。
[0007] 因此，有必要开发一种制备工艺简单、快速，且浆料均匀性好的方法。
【发明内容】
[0008] 针对目前技术存在的均匀性不够，制备过程复杂、耗时长等缺陷，本发明的目的之 一在于提供一种锂离子电池浆料的制备方法。本发明提供的制备方法具有操作简单便捷， 适合大规模生产，且重现性、稳定性好等优点。
[0009] 为达上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0010] 一种锂离子电池浆料的制备方法，包含以下步骤：将粘结剂与溶剂混合配制胶溶 液，将活性材料与溶剂混合配制湿粉体，在湿粉体中加入导电剂混合配制导电粉体，然后向 导电粉体中加入所述胶溶液混合即得电池浆料，胶溶液可以一次加入，也可以分多次加入。 本发明提供的电极浆料的制备方法可适用于各种型号锂离子电池的正、负极材料。
[0011] 本发明提供的锂离子电池电极浆料的匀浆过程采用先溶胶，再搅粉，后匀浆的方 法，可制得均一、稳定的楽?料。
[0012] 作为优选，所述粘结剂为丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、聚偏氟乙烯、聚丙烯酸酯或 聚氨酯中的一种或两种以上的混合。
[0013] 作为优选，所述活性材料为能够可逆的嵌入和脱出锂离子的嵌锂化合物、碳材料、 硅基以或锡基合金材料中的一种或两种以上的混合。
[0014] 作为优选，所述导电剂为炭黑、碳纤维、碳纳米管或石墨中的一种或两种以上的混 合。
[0015] 作为优选，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、乙醇、异丙醇或水中的一种或两种以上 的混合。配制胶溶液和配制湿粉体中使用的溶剂根据实际情况可以相同也可以不同。
[0016] 作为优选，配制胶溶液时的温度为30~55°C，混合通过高速搅拌进行。将粘结剂 与溶剂经高温、高速搅拌配置成胶溶液，目的是将高分子量的粘结剂与溶剂形成均一的胶 体，避免浆料搅拌过程中生成以粘结剂胶粒为核心的团聚颗粒，另外，高温、高速搅拌有利 于分子间的扩散，加快粘结剂在溶剂中的分散和溶胀，缩短粘结剂的搅拌时间。
[0017] 优选地，所述胶溶液中粘结剂的质量浓度为2~50%。
[0018] 作为优选，配制湿粉体通过在搅拌机中低速混合进行。将活性材料与溶剂在搅拌 机中低速混合成湿粉体，目的是将活性材料与溶剂之间充分润湿，且利用低速搅拌将成团 的活性材料分散形成活性材料湿粉体。
[0019] 优选地，所述低速的搅拌速度为公转速度5~20rpm，分散线速度为3~15m/s。
[0020] 作为优选，导电粉体粉体配制时的混合为高速混合。在湿粉体中加入导电剂高速 混合成导电粉体，目的是通过高速搅拌产生的剪切力将软团聚的活性材料与导电剂分散， 同时利用高速搅拌将活性材料与导电剂均匀混合，由于导电剂的高比表面积及高表面能， 导电剂吸附在活性材料表面，形成均匀的导电剂包覆层，提高材料的电子导电性能。
[0021] 作为优选，向导电粉体中加入所述胶溶液时的混合为高速混合。往导电粉体中加 入胶溶液高速混合成电极浆料，目的是在分散均匀的导电粉体中加入均一的胶溶液，并经 过高速搅拌，使导电粉体与胶溶液均匀混合，使制得的电池浆料均一、稳定，不沉降。
[0022] 优选地，所述高速的速度为公转速度21~40rpm，分散线速度为16~30m/s。
[0023] 作为优选，所述方法包含以下步骤：
[0024] ①粘结剂与溶剂经30~55°C高温、公转速度21~40rpm，分散线速度为16~30m/ s的高速搅拌配制成浓度为2~50%的胶溶液；
[0025] ②将活性材料与溶剂在搅拌机中经公转速度5~20rpm，分散线速度为3~15m/s的低速混合成湿粉体；
[0026] ③在步骤②的湿粉体中加入导电剂经公转速度21~40rpm，分散线速度为16~ 30m/s的高速混合成导电粉体；
[0027] ④往步骤③的导电粉体中加入步骤①的胶溶液经公转速度21~40rpm，分散线速 度为16~30m/s的高速混合成电极衆料。
[0028] 本发明的目的之二在于提供本发明所述方法制备的电池浆料。本发明提供的电池 浆料颗粒度小、均匀性好、长时间放置不沉降、粘度稳定。本发明采用先溶胶，再搅粉，后匀 浆的方法，将高分子量的粘结剂充分分散、溶胀，制得均一的胶溶液；而活性材料与导电剂 之间经过（高速）搅拌制得均匀的具有导电剂包覆层的导电粉体，最后将胶溶液与导电粉 体经过（高速）搅拌，导电粉体均匀分散在胶溶液中，形成稳定的浆料。
[0029] 本发明的目的之三在于提供一种电池极片，其含有本发明提供的浆料。本发明的 电池极片可通过任何合适的现有技术制备，如将本发明所述的电极浆料均匀涂覆在集流体 上，得到附着有活性材料的电极片，并将附着有活性材料的电极膜片冷压后裁切，并焊接极 耳，得到电极极片。
[0030] 本发明的目的之四在于提供一种锂离子电池，其含有本发明提供的电池极片。本 发明利用上述制备方法制得的浆料稳定性好，涂布过程粘度稳定浆料不沉降，制成的电池 极片及其钮尚子电池具有尚功率、尚一致性、尚循环寿命和低自放电率的特性。
[0031] 本发明的锂离子电池可通过任何合适的现有技术制备，如通过下述步骤制备：
[0032] (1)正、负极片的制作：将本发明提供的浆料或由本发明方法制得的浆料均匀涂 覆在集流体上，得到附着有活性材料的电极片，并将附着有活性材料的电极膜片冷压后裁 切，并焊接极耳，得到电极极片；
[0033] (2)隔离膜的制作：按照一定的长度和宽度裁切得到隔离膜；
[0034] (3)锂离子电池的制作：将正极片、隔离膜和负极片经过卷绕或叠片的方式制成 锂离子电池电芯，然后将电芯装入包装壳进行烘烤；
[0035] (4)锂离子电池的制作：将烘烤干燥后的电芯注入电解液后封口；
[0036] (5)锂离子电池的化成及老化：将步骤⑷制得的锂离子电池经化成老化后进行 成型，即得锂离子电池。
[0037] 本发明提供的电池浆料的制备方法与现有常规电池浆料的制备方法的不同之一 在于：
[0038] (1)所述锂离子电池电极浆料的匀浆过程采用先溶胶，再搅粉，后匀浆的方法，高 分子量的粘结剂与溶剂在高温、高速搅拌条件下充分分散、溶胀，制得均一的胶溶液，避免 浆料搅拌过程中生成以粘结剂胶粒为核心的团聚颗粒；另外，高温、高速搅拌有利于分子间 的扩散，加快粘结剂在溶剂中的分散和溶胀，缩短粘结剂的搅拌时间；
[0039] (2)活性材料与导电剂之间经过高速搅拌制得均匀的具有导电剂包覆层的导电粉 体，目的是通过高速搅拌产生的剪切力将软团聚的活性材料与导电剂分散，同时利用高速 搅拌将活性材料与导电剂均匀混合，由于导电剂的高比表面积及高表面能，导电剂吸附在 活性材料表面，形成均匀的导电剂包覆层，提高材料的电子导电性能；
[0040] (3)预制的均一胶溶液与导电粉体经过高速搅拌，导电粉体与胶溶液均匀混合，并 分散在胶溶液中，形成均一、稳定的浆料；
[0041] (4)利用本