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CN103117392B - 一种锂离子电池浆料的合浆工艺 - Google Patents

一种锂离子电池浆料的合浆工艺 Download PDF

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Abstract

一种锂离子电池浆料的合浆工艺，以质量百分比计，包括以下步骤：1）打胶、2）配置导电胶、3）浆料配置。采用本发明工艺制备的锂离子电池浆料具有均一、稳定、放置时间长等特性，同时其制备工艺简单、灵活，尤其适合于大规模的锂离子电池合浆应用。

Description

一种锂离子电池浆料的合浆工艺
技术领域
本发明涉及一种锂离子合浆工艺，尤其涉及一种锂离子电池浆料的合浆工艺的制备方法。
背景技术
目前制约锂离子电池一致性的因素有许多：比如：合浆、涂布、原材料及其电芯制备，而合浆又是影响其电池一致性的关键因素。已知的负极材料合浆主要是通过搅拌粘结剂和导电剂，之后分批添加负极材料，最后制备出负极浆料，例如中国专利说明书CN201110060625.3，公开了依次通过添加粘结剂、导电剂，之后分批添加活性物质，并搅拌一定时间得到负极浆料。上述合浆方式存在先期的导电剂分散不均匀或之后添加的活性物质中导电剂分散不均匀，影响了合浆的一致性。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的在于提供一种锂离子电池浆料的合浆工艺，以提高浆料的一致性。
   本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种锂离子电池浆料的合浆工艺，以质量百分比计，包括以下步骤如下：1）打胶、2）配置导电胶、3）浆料配置；其特征在于：
1）、打胶：配比：（1—3份）的CMC（羟甲基纤维素钠）和（100—120份）的二次蒸馏水，在CMC中加入(45～55份)的二次蒸馏水，在分散条件为：真空度为-0.09Mpa~-0.1 Mpa，搅拌速度为公转20～25转/分下搅拌4～12小时后，加入剩余的（55～65份）的二次蒸馏水，并继续搅拌（4～12）小时，得到CMC胶；
2）、配置导电胶：将上述CMC胶中加入（0.5-4份）导电剂，在真空度为-0.09~-0.1 Mpa的条件下搅拌，其搅拌速度为：公转30～50转/分，自转4000～7000转/分；搅拌时间为6～24小时，得到导电剂含量为（0.5%-4%）的导电胶；
所述的导电剂是SP、CNT、KS6导电剂的一种或两种以上的复合物；导电剂的质量比例为：导电剂：CMC=0.5～1.5：1；
3）、浆料配置：取石墨粉（100份）并加入20份～40份的上述导电胶，在搅拌速度：公转为30～50转/分，自传为4000～10000转/分的条件下搅拌2～4小时，再加入40份～50份的上述导电胶，在搅拌速度：公转为30～50转/分，自传为4000～10000转/分的条件下搅拌2～4小时，之后再加入剩余的上述10份～40份的导电胶，在搅拌速度：公转为30～50转/分，自传为4000～10000转/分的条件下搅拌2～4小时，最后加入4.5份-5.5份固含为50%的SBR（丁苯橡胶乳液）并在低速搅拌：公转为（10～20）转/分条件下，并继续搅拌3小时，后反转0.5-1小时，最后采用100目的滤网过滤得到负极浆料。
    所述的负极浆料为：石墨粉：导电剂：CMC：SBR=93～95：0.5～1.5：0.5~1.5：4.5～5.5。
采用本发明工艺制备的锂离子电池浆料，具有均一、稳定、放置时间长等特点，同时其制备工艺简单、灵活，尤其适合于大规模的锂离子电池合浆应用。
具体实施方式
实施例1：
一种锂离子电池浆料的合浆工艺，以质量百分比计，有以下步骤：
1、打胶：取质量为1.5克CMC（羟甲基纤维素钠）并加入49克的二次蒸馏水，之后在真空度为-0.1Mpa分散速度为20转/分的条件下分散搅拌12小时，之后再加入73克的二次蒸馏水，并继续在真空度为-0.1Mpa条件下搅拌12小时，最后得到100%胶，其质量为123.5克的导电胶；
2、配置导电胶：将上述配置好的100%胶，加入1.5克的SP导电剂，之后在公转为30转/分、自转为5000转/分的条件下搅拌5h，并得分散均匀的导电胶液；
3、浆料配置：取步骤1中质量为37克的导电胶，并加入93克石墨粉，之后在真空度为-0.09Mpa，公转速度为35转/分，自转速度为7000转/分的条件下，搅拌2小时，之后再加入61克的导电胶，并搅拌2小时，之后再加入剩余的25克的导电胶，并继续搅拌3小时，最后加入50%浓度为SBR 4克，并在公转为15转/分的条件下反转0.5小时，最后采用100目的滤网过滤过滤得到负极浆料，负极浆料含量为：石墨粉：导电剂：CMC：SBR=95：0.5：1.5： 4。
实施例2：
一种锂离子电池浆料的合浆工艺，由以下步骤：
1、打胶：取质量为1.0克CMC并加入61克的二次蒸馏水，在真空度为-0.09Mpa分散速度为25转/分的条件下分散搅拌4小时，再加入61克的二次蒸馏水，并继续在真空度为-0.09Mpa条件下搅拌4小时，最后得到100%胶、质量为123克的CMC胶；
2、配置导电胶：将上述配置好的100克CMC胶，加入0.3克的SP导电剂和0.2克CNT导电剂，之后在公转为50转/分、自传为7000转/分的条件下搅拌3h，并得到浓度为0.5%的导电胶；
3、浆料配置：取步骤2中质量为40克的导电胶，并加入95克石墨粉，之后在真空度为-0.09Mpa，公传速度为50转/分，自传速度为7000转/分的条件下，搅拌2小时，之后再加入45克的导电胶，并搅拌2小时，之后再加入剩余的15克的导电胶，并继续搅拌2小时，最后加入浓度为50%的SBR 4.5克，并在公转为15转/分的条件下反转1小时，最后采用100目的滤网过滤得到负极浆料，负极浆料含量为：石墨粉：导电剂：CMC：SBR=95：0.5：1： 4。
本发明：由于采用先配置导电胶，使其导电剂可以均匀分散在粘结剂中，使其之后的合浆，导电剂可以均匀分散在活性物质中；浆料配置过程中，先使胶和活性物质在高粘状态下（固含量高）分散可以使导电剂均匀分散在活性物质中，同时高粘状态下，可以缩短分散时间；影响其浆料分散一致性的好坏的评价因素主要有：导电剂在活性物质中分散是否均一和活性物质是否得到均匀分散，而本发明方案由于采用先在粘结剂中均匀分散导电剂，可以保证导电剂得到均匀分散，同时由于浆料配置是在高粘状态下机械搅拌的，所以分散剪切力较大，可以使活性物质得到均匀分散和分散剂在活性物质中得到均匀分散；本发明采用先分散粘结剂可以是粘结剂得到均匀分散并且不破坏粘结剂的结构，使其在之后的合浆过程中消除原料的粘结或团聚，降低浆料的粒径，使负极材料得到均匀的分散，并且不会破坏原材料本身的结构和特性，从而提高了浆料的均一性和负极材料的利用效率；本发明采用分批投料的方法，将导电胶分批次的投入活性物质浆液当中，避免了局部浓度过大而造成的团聚，从源头上降低了原料团聚的可能，同时浆料反转一定时间更避免了浆料团聚的可能，进一步提高了浆料的均一性。

Claims (4)

1.一种锂离子电池浆料的合浆工艺，以质量百分比计，包括以下步骤如下：1）打胶、2）配置导电胶、3）浆料配置；其特征在于：
1）、打胶：配比：1—3份羟甲基纤维素钠CMC和100—120份二次蒸馏水；取1—3份CMC中加入45～55份的二次蒸馏水，在分散条件下搅拌4～12小时后，加入剩余的55～65份的二次蒸馏水，并继续搅拌4～12小时，得到CMC胶；
2）、配置导电胶：将上述CMC胶中加入0.5-4份导电剂，在真空度为-0.09~-0.1 MP a的条件下搅拌，其搅拌速度为：公转30～50转/分，自转4000～7000转/分；搅拌时间为6～24小时，得到导电剂含量为0.5%-4%的导电胶；
3）、负极浆料配置：取石墨粉100份并加入20份～40份的上述导电胶，在搅拌速度：公转为30～50转/分，自传为4000～10000转/分的条件下搅拌2～4小时，再加入40份～50份的上述导电胶，在搅拌速度：公转为30～50转/分，自传为4000～10000转/分的条件下搅拌2～4小时，之后再加入剩余的上述10份～40份的导电胶，在搅拌速度：公转为30～50转/分，自传为4000～10000转/分的条件下搅拌2～4小时；最后加入4.5份-5.5份固含为50%的丁苯橡胶SBR乳液并低速搅拌：公转为10～20转/分，并继续搅拌3小时，后反转0.5-1小时，最后采用100目的滤网过滤得到负极浆料。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池浆料的合浆工艺，其特征在于：所述的步骤1）中的分散条件是：真空度为-0.09MP a~-0.1 MP a、搅拌速度为公转20～25转/分。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池浆料的合浆工艺，其特征在于：所述的步骤2）中的导电剂是SP、CNT、KS6导电剂的一种或两种以上的复合物；导电剂的质量比例为：导电剂：CMC=0.5～1.5：1。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池浆料的合浆工艺，其特征在于：所述的步骤3）中的负极浆料为：石墨粉：导电剂：CMC：SBR=93～95：0.5～1.5：0.5~1.5：4.5～5.5。
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