CN101694872A

CN101694872A - 一种锂离子电池浆料混合制备方法

Info

Publication number: CN101694872A
Application number: CN200910075755A
Authority: CN
Inventors: 韦小马; 石琛
Original assignee: Baoding Fengfan New Energy Co Ltd
Current assignee: Baoding Fengfan New Energy Co Ltd
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2009-10-21
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2029-10-21
Also published as: CN101694872B

Abstract

一种锂离子蓄电池浆料混合制备方法，用于解决浆料混配耗时长且不易分散均匀的问题，其技术方案是，对于正极浆料，先将导电剂、活性物质与部分粘结剂、溶剂搅拌，然后再将余量原料加入搅拌；对于负极浆料，先将导电剂、活性物质与部分增稠剂、溶剂搅拌然后再将余量增稠剂、溶剂加入搅拌，最后加入粘结剂搅拌。本发明方法操作简单，不需要更换设备，生产效率提高近2倍，浆料分散均匀，不易沉淀，并可以提高下道工序涂布的均匀性，有利于电池稳定性、一致性的提高。

Description

一种锂离子电池浆料混合制备方法

技术领域

本发明型涉及一种蓄电池浆料制备方法，特别是锂离子电池浆料混合制备方法，属蓄电池技术领域。

背景技术

浆料制备是生产锂离子电池的重要工序，其混合的均匀程度关系到电池后序的制作工艺及电池正、负极活性物质是否能够充分发挥其特性。电池浆料的原料包括正、负极活性物质(一般正极钴酸锂LiCoO2、负极石墨，中间相碳微球(MCMB)等)、导电剂、增稠剂(负极浆料用)、粘结剂和溶剂，制备电池浆料时须将上述物质充分搅拌均匀。传统的制备方法是先将原料中的粘结剂或增稠剂(负极浆料用)和溶剂搅拌均匀，然后再加入导电剂和活性物质搅拌均匀。其制备方法耗时较长，而且由于浆料始终在流动性较好的状态下搅拌，搅拌难以均匀，且浆料易沉淀，将浆料涂于集流体上时薄厚不匀，涂料前后差距大，电池一致性不好。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种生产时间短、分散性好、经济效能高且能有效提高电池稳定性、一致性的锂离子电池浆料混合制备方法。

本发明所称问题是由以下技术方案解决的：

一种锂离子电池浆料混合制备方法，它包括正极浆料制备和负极浆料制备，其特别之处是：所述锂离子电池正极浆料制备按如下步骤进行：

a.按照锂电池正极浆料配比称取正极原料：溶剂、粘结剂、导电剂和活性物质；

b.将原料中的溶剂和粘结剂混合，充分搅拌均匀；取原料中的导电剂、正极活性物质混合，充分搅拌均匀；

c.将步骤b中50±10％的粘结剂和溶剂的混合物与全部导电剂、活性物质混合物混合，充分搅拌均匀；

d.将余量粘结剂和溶剂混合物加入步骤c的混合物中搅拌均匀，即成；

所述锂离子电池负极浆料制备按如下步骤进行：

a.按照锂电池负极浆料配比称取负极原料：溶剂、粘结剂、导电剂、活性物质和增稠剂；

b.将原料中的溶剂和增稠剂混合，充分搅拌均匀；取原料中的导电剂、活性物质混合，充分搅拌均匀；

c.将步骤b中50±10％的增稠剂和溶剂的混合物与全部导电剂、活性物质混合物混合，充分搅拌均匀；

d.将余量增稠剂和溶剂混合物加入步骤c的混合物中搅拌均匀，再加入粘结剂充分搅拌，即成。

上述锂离子电池浆料的混合制备方法，其特征在于：所述正极活性物质为钴酸锂或三元材料镍钴锰酸锂或磷酸铁锂中的一种，所述负极活性物质为人造石墨或改性天然石墨或中间相碳微球的一种。

上述锂离子电池浆料的混合制备方法，正极导电剂为KS6型导电石墨和Carbon ECP导电碳黑，负极导电剂为KS6型导电石墨。

上述锂离子电池浆料的混合制备方法，所述正极溶剂为N-甲基吡咯烷酮，所述负极溶剂为去离子水；正极粘结剂为聚偏二氟乙烯PVDF，负极粘结剂为丁苯橡胶SBR；所述增稠剂为羧甲基纤维素钠CMC。

上述锂离子电池浆料的混合制备方法，所述正极浆料组成物的质量比为正极活性物质∶粘结剂PVDF∶KS6∶Carbon ECP＝85～96∶2～6∶1～4∶1～5；负极浆料组成物的质量比为负极活性物质∶粘结剂SBR∶CMC∶KS6＝89～94∶4～6∶1～2∶1～3。

上述锂离子电池浆料的混合制备方法，所述正极浆料中，溶剂N-甲基吡咯烷酮NMP占正极活性物质的质量百分数为40％～50％，所述负极浆料中，溶剂去离子水占负极活性物质的质量百分数为110％～130％。

上述锂离子电池浆料的混合制备方法，由上述方法充分混合制备得到的正极浆料的粘度为2000-8000mpa.s，负极浆料粘度为2000-8000mpa.s。

本发明针对现有锂离子电池浆料混配耗时长且不易分散均匀的问题进行了改进，采用分步混配搅拌方法，先将导电剂、活性物质与部分粘结剂、溶剂或部分增稠剂、溶剂混配搅拌，使搅拌过程在更高的粘稠状态中进行，此时的合浆机提供的搅拌剪切力最大，可将原料充分搅拌均匀，然后再将余量原料加入搅拌，(对于负极在最后加入粘结剂)，将正、负极浆料粘度调节到符合要求。采用本发明方法，电池浆料制备时操作简单，不需要更换设备，生产效率提高近2倍，浆料分散均匀，不易沉淀，并可以提高下道工序涂布的均匀性，有利于电池稳定性、一致性的提高。

具体实施方式

本发明改变电池浆料原料一次性混配搅拌的传统工艺，采用分步混配搅拌方法，正、负极浆料混配搅拌过程如下：

正极浆料：按照锂电池正极浆料配比称取正极原料：溶剂、粘结剂、导电剂和活性物质。a.将原料中的溶剂和粘结剂混合，充分搅拌均匀；b.取原料中的导电剂、正极活性物质混合，充分搅拌均匀；c.将50±10％的粘结剂和溶剂的混合物与全部导电剂、活性物质混合物混合，形成高粘稠混合物，在强力搅拌下将上述原料充分搅拌均匀；d.将余量粘结剂和溶剂混合物加入步骤c的混合物中搅拌均匀，即成。

负极浆料：按照锂电池负极浆料配比称取负极原料：溶剂、粘结剂、导电剂、活性物质和增稠剂。a.将原料中的溶剂和增稠剂混合，充分搅拌均匀；b.取原料中的导电剂、活性物质混合，充分搅拌均匀；c.将50±10％的增稠剂和溶剂的混合物与全部导电剂、活性物质混合物混合，形成高粘稠混合物，在强力搅拌下将上述原料充分搅拌均匀；d.将余量增稠剂和溶剂混合物加入步骤c上述混合物中搅拌均匀，再加入粘结剂充分搅拌，即成。

不同的溶剂添加量和浆料粘度，合浆机剪切力的数据如表1、表2所示，实际生产中首次添加的溶剂范围在40～60％，虽然浆料粘度大，但是合浆设备提供剪切力也更大，分散均匀所能达到的时间越短，而且浆料稳定不易沉淀。

表1(正极浆料)

表2(负极浆料)

从表中可以看出，溶剂的添加量从20％到50％时，合浆机提供的剪切力变化幅度不大，但是浆料的粘度变化范围很大。而在浆料溶剂添加量在70％到100％时，浆料的粘度变化相对较小，但是提供的剪切力也小，会延长合浆工序的工作时间，所以考虑到溶剂过少不利于各组分充分混合而溶剂过多影响合浆生产的工作效率。综合权衡之后，当我们采用溶剂量添加量为50％左右的时候，提供的剪切力是较大的，这时候浆料的分散效果也最好，也最经济，降低工作时间。

表3所示，按照本发明方法所制备得到的正负极浆料粘度在8小时到36小时时间内，稳定性好，不易沉淀。

以下提供几个具体实例：

实施例1：a.按照正极电池浆料配比称取原料，其质量比为正极活性物质∶粘结剂∶KS6∶Carbon ECP＝96∶2∶1∶1，其中溶剂为N-甲基吡咯烷酮，NMP占正极活性物质的质量百分数为40％，粘结剂为聚偏二氟乙烯PVDF、导电剂为KS6型导电石墨和Carbon ECP导电碳黑，活性物质为钴酸锂；b.取原料中的溶剂和粘结剂混合，充分搅拌均匀，取原料中的导电剂、活性物质混合并充分搅拌均匀；c.取步骤b中50％的粘结剂和溶剂的混合物与全部导电剂、活性物质混合物混合，充分搅拌均匀；d.将余量粘结剂和溶剂混合物加入步骤c的混合物中搅拌均匀即成，此时得到浆料的粘度为5800mpa.s。

实施例2：a.按照正极电池浆料配比称取原料，其质量比为正极活性物质∶粘结剂∶KS6∶Carbon ECP＝85∶6∶4∶5，其中溶剂为N-甲基吡咯烷酮，NMP占正极活性物质的质量百分数为50％，粘结剂为聚偏二氟乙烯PVDF、导电剂为KS6型导电石墨和Carbon ECP导电碳黑，活性物质为三元材料镍钴锰酸锂；b.取原料中的溶剂和粘结剂混合，充分搅拌均匀，取原料中的导电剂、活性物质混合并充分搅拌均匀；c.取步骤b中60％的粘结剂和溶剂的混合物与全部导电剂、活性物质混合物混合，充分搅拌均匀；d.将余量粘结剂和溶剂混合物加入步骤c的混合物中搅拌均匀即成，此时得到浆料的粘度为4800mpa.s。

实施例3：a.按照正极电池浆料配比称取原料，其质量比为正极活性物质∶粘结剂∶KS6∶Carbon ECP＝92∶5.5∶1.25∶1.25，其中溶剂为N-甲基吡咯烷酮，NMP占正极活性物质的质量百分数为48％，粘结剂为聚偏二氟乙烯PVDF、导电剂为KS6型导电石墨和Carbon ECP导电碳黑，活性物质为磷酸铁锂；b.取原料中的溶剂和粘结剂混合，充分搅拌均匀，取原料中的导电剂、活性物质混合并充分搅拌均匀；c.取步骤b中40％的粘结剂和溶剂的混合物与全部导电剂、活性物质混合物混合，充分搅拌均匀；d.将余量粘结剂和溶剂混合物加入步骤c的混合物中搅拌均匀即成，此时得到浆料的粘度为5200mpa.s。

实施例4：a.按照负极电池浆料配比称取原料，其质量比为负极活性物质∶粘结剂∶CMC∶KS6＝94∶4∶1∶1，其中溶剂为去离子水，溶剂去离子水占负极活性物质的质量百分数为130％，粘结剂为丁苯橡胶SBR、导电剂为KS6导电石墨、活性物质为人造石墨，增稠剂为羧甲基纤维素钠CMC；b.取原料中的溶剂和增稠剂混合，充分搅拌均匀，取原料中的导电剂、活性物质混合并充分搅拌均匀；c.取步骤b中40％的增稠剂和溶剂的混合物与全部导电剂、活性物质混合物混合，充分搅拌均匀；d.将余量粘结剂和溶剂混合物加入步骤c的混合物中搅拌均匀，再加入粘结剂充分搅拌，即成，此时得到浆料的粘度为2700mpa.s。

实施例5：a.按照负极电池浆料配比称取原料，其质量比为负极活性物质∶粘结剂∶CMC∶KS6＝89∶6∶2∶3中溶剂为去离子水，溶剂去离子水占负极活性物质的质量百分数为125％，粘结剂为丁苯橡胶SBR、导电剂为KS6导电石墨，活性物质为改性天然石墨，增稠剂为羧甲基纤维素钠CMC；b.取原料中的溶剂和增稠剂混合，充分搅拌均匀，取原料中的导电剂、活性物质混合并充分搅拌均匀；c.取步骤b中50％的增稠剂和溶剂的混合物与全部导电剂、活性物质混合物混合，充分搅拌均匀；d.将余量粘结剂和溶剂混合物加入步骤c的混合物中搅拌均匀，再加入粘结剂充分搅拌，即成，此时得到浆料的粘度为3000mpa.s。

实施例6：a.按照负极电池浆料配比称取原料，其质量比为负极活性物质∶粘结剂∶CMC∶KS6＝93∶4.8∶1.2∶1.2，其中溶剂为去离子水，溶剂去离子水占负极活性物质的质量百分数为110％，粘结剂为丁苯橡胶SBR、导电剂为KS6导电石墨、活性物质为中间相碳微球，增稠剂为羧甲基纤维素钠CMC；b.取原料中的溶剂和增稠剂混合，充分搅拌均匀，取原料中的导电剂、活性物质混合并充分搅拌均匀；c.取步骤b中60％的增稠剂和溶剂的混合物与全部导电剂、活性物质混合物混合，充分搅拌均匀；d.将余量粘结剂和溶剂混合物加入步骤c的混合物中搅拌均匀，再加入粘结剂充分搅拌，即成，此时得到浆料的粘度为3400mpa.s。

Claims

1.一种锂离子电池浆料混合制备方法，它包括正极浆料制备和负极浆料制备，其特征在于：所述锂离子电池正极浆料制备按如下步骤进行：

所述锂离子电池负极浆料制备按如下步骤进行：

2.根据权利要求1所述的锂离子电池浆料的混合制备方法，其特征在于：所述正极活性物质为钴酸锂或三元材料镍钴锰酸锂或磷酸铁锂中的一种，所述负极活性物质为人造石墨或改性天然石墨或中间相碳微球的一种。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池浆料的混合制备方法，正极导电剂为KS6型导电石墨和Carbon ECP导电碳黑，负极所述导电剂为KS6型导电石墨。

4.根据权利要求3所述锂离子电池浆料的混合制备方法，其特征在于：所述正极溶剂为N-甲基吡咯烷酮，所述负极溶剂为去离子水；所述正极粘结剂为聚偏二氟乙烯PVDF，负极粘结剂为丁苯橡胶SBR；所述增稠剂为羧甲基纤维素钠CMC。

5.根据权利要求4所述锂离子电池浆料的混合制备方法，其特征在于：所述正极浆料组成物的质量比为正极活性物质：粘结剂PVDF∶KS6∶Carbon ECP＝85～96∶2～6∶1～4∶1～5；负极浆料组成物的质量比为负极活性物质：粘结剂SBR∶CMC∶KS6＝89～94∶4～6∶1～2∶1～3。

6.根据权利要求5所述锂离子电池浆料的混合制备方法，其特征在于：在所述正极浆料中，溶剂N-甲基吡咯烷酮NMP占正极活性物质的质量百分数为40％～50％；在所述负极浆料中，溶剂去离子水占负极活性物质的质量百分数为110％～130％。

7.根据权利要求6所述锂离子电池浆料的混合制备方法，其特征在于：所述正极浆料的粘度为2000-8000mpa.s，负极浆料粘度为2000-8000mpa.s。