CN101388453A - 电极浆料的分散方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电极浆料的分散方法，采用超声波对电极浆料进行分散处理。对电极浆料进行超声波分散处理，可以利用超声波空化效应使电极浆料消除颗粒团聚，分散均匀；采用超声波分散处理不存在分散死角。经超声波分散处理的电极浆料涂布后，得到的涂层均匀性较好，有利于提高电池的电化学性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种固液混合体系的分散方法，尤其是一种可以提高电极浆料分散一致性的电极浆料分散方法。
背景技术
在锂离子电池制造过程中，电极浆料的均匀性和一致性在很大程度上影响着电池的电化学性能。分散体系从本质上看是热力学不稳定体系，要保证固相料在液相分散介质中的稳定均匀分散并非易事。
以锂离子电池水性负极浆料为例，它是一个多元分散体系，其中的分散相为石墨、导电剂等固相料，分散介质为水、CMC和SBR等组成的液相。石墨是非极性物质，不易吸水，也不易在水中分散，被污染的石墨在水中分散后容易重新团聚；导电剂的极性有较大差异；而水、CMC和SBR都是极性物质。制备电极浆料时，如果各固体组分不能够非常均匀地被分散，会使电极浆料的一致性较差，导致制得的电池电化学性能不稳定。目前，电极浆料制备过程中常用的分散方法就是进行简单的机械搅拌，使用电机驱动的搅拌桨叶将电极浆料搅拌均匀。这种方法虽然非常简单，操作方便，但难使电极浆料中的各组分分布均匀，位于死角部位的浆料甚至根本无法搅拌到，也不能彻底消除颗粒团聚。图1是采用桨叶进行机械搅拌的本公司053448型号电池的负极浆料的扫描电镜照片，图中的A、B、C等处为明显的空洞，有的空洞深度很深、体积较大，表明浆料分散的均匀一致性较差，这对制成的电池的电化学性能是不利的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种可以提高电极浆料的分散一致性的分散方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种电极浆料的分散方法，采用超声波对电极浆料进行分散处理。
采用超声波对电极浆料进行分散处理，超声波会在电极浆料中辐射，使电极浆料震动而产生数以万计的微小气泡，这些气泡在超声波传播形成的负压区产生、生长，而在正压区迅速闭合，这被称为超声波的空化效应。在空化效应中，微小气泡闭合时可产生超过1000个大气压的瞬间高压，持续产生的瞬间高压，就像一连串小爆炸一样不断地对电极浆料形成冲击，使颗粒间的团聚被打开，各组分均匀地分散开来，可以得到分散一致性较高的电极浆料。
可以将超声波分散处理和现有技术中的机械搅拌结合起来，在采用超声波进行分散处理之前或之后，对电极浆料进行机械搅拌分散。超声波分散处理对于消除颗粒团聚具有很大优势，机械搅拌可实现电极浆料的大范围流动，二者结合起来将使分散效果和效率更加理想。优选的电极浆料分散过程是：在电极浆料涂布之前先进行机械搅拌，再进行超声波分散处理。
采用超声波对电极浆料进行分散处理时，电极浆料温度保持在30℃～40℃。该温度条件下，超声波的空化效应效果较好。
采用超声波对电极浆料进行分散处理的时间可以选取为15min～6h；所用的超声波频率可以选取为21MHz～60MHz。
本发明方法适用于电池生产中正、负极浆料的配制过程，也适用于其它固液混合体系的分散。
本发明电极浆料的分散方法的有益效果是：对电极浆料进行超声波分散处理，可以利用超声波空化效应使电极浆料消除颗粒团聚，分散均匀；采用超声波分散处理不存在分散死角。经超声波分散处理的电极浆料涂布后，得到的涂层均匀性较好，有利于提高电池的电化学性能。
附图说明
下面通过具体实施方式并结合附图，对本发明作进一步的详细说明：
图1是对比例得到的负极浆料的SEM照片；
图2是本发明一种实施方式得到的负极浆料的SEM照片。
具体实施方式
对比例
使用带搅拌桨叶的搅拌桶对本公司053448型号电池的负极浆料进行分散，电机驱动搅拌桶的搅拌桨叶对桶内的负极浆料搅拌12h，然后将搅拌后的负极浆料涂布在厚度为16μm的铝箔上。
将上述涂布有负极浆料的铝箔干燥，对负极浆料层进行SEM分析，图1为得到的SEM照片。图1中，A、B、C等处为明显的空洞，有的空洞深度很深、体积较大，表明浆料分散的均匀一致性较差，这对制成的电池的电化学性能是不利的。
负极浆料面密度测算：将上述涂布有负极浆料的铝箔干燥，然后在铝箔上钻取12行、7列面积相等的圆形样片，各行样片之间的距离相等，各列样片之间的距离也相等，测定样片的面积，称取每个样片的重量，铝箔的密度为已知数据，根据圆形样片的面积计算每个样片上的圆形铝箔的重量，用样片的重量减去圆形铝箔的重量得到每个样片上的负极浆料的重量，再除以样片的面积得到每个样片上的负极浆料的面密度。各行样片上的负极浆料面密度的平均值见表一。
表一 对比例样片的负极浆料面密度
| 小圆片位置 | 面密度平均值mg/cm2 |
| 极片第一行 | 22.074 |
| 极片第二行 | 22.075 |
| 极片第三行 | 22.106 |
| 极片第四行 | 22.097 |
| 极片第五行 | 22.094 |
| 极片第六行 | 21.857 |
| 极片第七行 | 21.968 |
| 极片第八行 | 21.741 |
| 极片第九行 | 21.634 |
| 极片第十行 | 21.559 |
| 极片第十一行 | 21.564 |
| 极片第十二行 | 21.706 |
| 标准偏差 | 0.220 |
实施例1
使用带搅拌桨叶的搅拌桶对本公司053448型号电池的负极浆料进行分散，电机驱动搅拌桶的搅拌桨叶对桶内的负极浆料搅拌5h；然后将搅拌后的负极浆料置于超声波分散机中进行超声波分散处理，超声波频率50MHz，超声波分散处理时负极浆料温度保持30℃，超声波分散处理2h后将经超声波分散处理后的负极浆料涂布在厚度为16μm的铝箔上。
将上述涂布有负极浆料的铝箔干燥，对负极浆料层进行SEM分析，图2为得到的SEM照片。与对比例相比，图2中不存在类似图1中A、B、C等处的明显空洞，浆料分散的均匀一致性得到改善，有利于提高电池的电化学性能。
负极浆料面密度测算：将上述涂布有负极浆料的铝箔干燥，然后在铝箔上钻取12行、7列面积相等的圆形样片，各行样片之间的距离相等，各列样片之间的距离也相等，测定样片的面积，称取每个样片的重量，铝箔的密度为已知数据，根据圆形样片的面积计算每个样片上的圆形铝箔的重量，用样片的重量减去圆形铝箔的重量得到每个样片上的负极浆料的重量，再除以样片的面积得到每个样片上的负极浆料的面密度。各行样片上的负极浆料面密度的平均值见表二。
表二 实施例样片的负极浆料面密度
| 小圆片位置 | 面密度平均值mg/cm2 |
| 极片第一行 | 21.686 |
| 极片第二行 | 21.729 |
| 极片第三行 | 21.652 |
| 极片第四行 | 21.712 |
| 极片第五行 | 21.582 |
| 极片第六行 | 21.551 |
| 极片第七行 | 21.475 |
| 极片第八行 | 21.353 |
| 极片第九行 | 21.552 |
| 极片第十行 | 21.347 |
| 极片第十一行 | 21.277 |
| 极片第十二行 | 21.553 |
| 标准偏差 | 0.150 |
实施例2
按照实施例1对053448型号电池的负极浆料进行分散处理，与实施例1的分散处理过程的不同之处在于：负极浆料在搅拌桶中的搅拌时间为2h；超声波频率为21MHz；超声波分散处理时负极浆料温度保持35℃；超声波分散处理时间为15min。
将分散处理后的负极浆料按照实施例1进行负极浆料面密度测算，各行样片上的负极浆料面密度的平均值为21.539mg/cm2，标准偏差为0.162。
实施例3
按照实施例1对053448型号电池的负极浆料进行分散处理，与实施例1的分散处理过程的不同之处在于：负极浆料在搅拌桶中的搅拌时间为12h；超声波频率为60MHz；超声波分散处理时负极浆料温度保持40℃；超声波分散处理时间为6h。
将分散处理后的负极浆料按照实施例1进行负极浆料面密度测算，各行样片上的负极浆料面密度的平均值为21.613mg/cm2，标准偏差为0.143。
对比各实施例和对比例中的样片上负极浆料面密度的标准偏差数据可知，与对比例相比，按照本发明方法对负极浆料进行机械搅拌结合超声波分散处理后，负极浆料涂布面密度的一致性提高，表明负极浆料分布的均匀性得到改善，这对提高电池的电化学性能是有利的。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1、一种电极浆料的分散方法，其特征在于：采用超声波对电极浆料进行分散处理。
2、根据权利要求1所述的电极浆料的分散方法，其特征在于：在采用超声波进行分散处理之前或之后，对电极浆料进行机械搅拌分散。
3、根据权利要求1或2所述的电极浆料的分散方法，其特征在于：采用超声波对电极浆料进行分散处理时，电极浆料温度保持在30℃～40℃。
4、根据权利要求3所述的电极浆料的分散方法，其特征在于：采用超声波对电极浆料进行分散处理的时间为15min～6h。
5、根据权利要求4所述的电极浆料的分散方法，其特征在于：采用超声波对电极浆料进行分散处理时所用的超声波频率为21MHz～60MHz。
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ID=40477721
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2007
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