CN102856556A - 水系钛酸锂动力型电池负极浆料的制备方法 - Google Patents

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刘成全
王金枝
刘海胜
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Abstract

本发明公开了一种水系钛酸锂动力型电池负极浆料的制备方法，其包括以下步骤：先按下述质量百分比称取原材料：导电剂1～13%、分散剂甲基纤维素钠1～5%、粘结剂丁苯乳胶2～5%、活性物质钛酸锂81～93%，水占上述材料总重量的50～65%；称量完成后，先向水中加入分散剂甲基纤维素钠，搅拌2～6h，搁置20～24h，得到甲基纤维素钠母液；然后向甲基纤维素钠母液中加入导电剂，搅拌2～3h；再加入活性物质钛酸锂，搅拌3～4h，调整粘度；最后加入丁苯乳胶，抽真空搅拌1～1.5h，得到浆料。本发明采用丁苯乳胶取代传统的聚偏氟乙烯，实现水性粘结剂在钛酸锂做负极的应用，具有无毒、无污染等优点；而且采用水系粘结剂可以解决因吸水造成极片脱粉的现象。

Description

水系钛酸锂动力型电池负极浆料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种钛酸锂动力型电池，尤其涉及一种水系钛酸锂动力型电池负极浆料的制备方法。
背景技术
钛酸锂动力型电池是由调浆、涂布、制片、卷绕、注液、化成、陈化和检测工艺制成的。目前在制备钛酸锂动力型电池负极浆料的过程中，多采用油性的聚偏氟乙烯PVDF粘结剂，污染较为严重。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种水系钛酸锂动力型电池负极浆料的制备方法。
其技术解决方案是：
一种水系钛酸锂动力型电池负极浆料的制备方法，包括以下步骤：
a按下述质量百分比称取原材料：导电剂1～13%、分散剂甲基纤维素钠1～5%、粘结剂丁苯乳胶2～5%、活性物质钛酸锂81～93%；水占上述材料总重量的50～65%；
b步骤a完成后，向水中加入分散剂甲基纤维素钠，搅拌2～6h，搁置20～24h，得到甲基纤维素钠母液；向甲基纤维素钠母液中加入导电剂，搅拌2～3h；然后加入活性物质钛酸锂，搅拌3～4h，调整粘度；再加入丁苯乳胶，抽真空搅拌1～1.5h，得到浆料。
上述导电剂为导电炭黑、碳纳米管和/或导电石墨，优选由2～8份导电炭黑与2～6份导电石墨组成，或由1～4份碳纳米管与2～6份导电石墨组成。
将本发明制得的负极浆料均匀涂布在铜箔或铝箔上，并经制片、卷绕、注液、化成、陈化和检测工艺等制成钛酸锂动力型电池，钛酸锂动力型电池的正极浆料可采用常规方法制作，如可由2～8份导电炭黑、2～6份导电石墨与84～95份正极活性材料制成。由于钛酸锂动力型电池的负极浆料中使用水性的丁苯乳胶取代油性的聚偏氟乙烯作为粘结剂，因此制得的钛酸锂动力型电池也称为水系钛酸锂动力型电池。
本发明在制备浆料的过程中采用丁苯乳胶取代传统的聚偏氟乙烯粘结剂，实现水性粘结剂在钛酸锂做负极的应用，具有如下优点：一是无毒、无污染是真正意义上的绿色能源，从根本上解决了锂电的安全、污染等问题；二是含有钛酸锂材料的极片非常容易吸水脱粉，使其电池制程控制要求比较严格，而采用水系粘结剂可以解决因吸水造成极片脱粉的现象；三是成本低，原材料广泛、存储量丰富、价格低廉；四是制得的水系钛酸锂动力型电池克容量发挥提高5～15%，循环性能高3000次以后容量保持率为80以上，高低温性能好，可广泛应用于通讯、摄像机、电动工具、电动自行车、电动汽车等领域，并可取得良好的经济效益和社会效益，前景广泛、潜力巨大。
具体实施方式
实施例1
按下述质量百分比称取原材料：导电剂13%、分散剂甲基纤维素钠3%、粘结剂丁苯乳胶3%、活性物质钛酸锂81%；水占上述材料总重量的50%；导电剂为导电炭黑。
向上述称取的水中加入称取的分散剂甲基纤维素钠，搅拌2h，搁置20h，得到甲基纤维素钠母液；向甲基纤维素钠母液中加入称取的导电炭黑，搅拌3h；然后加入称取的活性物质钛酸锂，搅拌3h，调整粘度为3000mPa·S；再加入称取的丁苯乳胶，抽真空搅拌1h，得到水系钛酸锂动力型电池负极浆料。
实施例2
按下述质量百分比称取原材料：导电剂1%、分散剂甲基纤维素钠3%、粘结剂丁苯乳胶3%、活性物质钛酸锂93%；水占上述材料总重量的65%；导电剂由重量比为1∶1的导电炭黑与导电石墨组成。
向上述称取的水中加入称取的分散剂甲基纤维素钠，搅拌6h，搁置24h，得到甲基纤维素钠母液；向甲基纤维素钠母液中加入称取的导电炭黑与导电石墨，搅拌2h；然后加入称取的活性物质钛酸锂，搅拌4h，调整粘度为3200mPa·S；再加入称取的丁苯乳胶，抽真空搅拌1h，得到水系钛酸锂动力型电池负极浆料。
实施例3
按下述质量百分比称取原材料：导电剂6%、分散剂甲基纤维素钠5%、粘结剂丁苯乳胶5%、活性物质钛酸锂84%；水占上述材料总重量的60%；导电剂由重量比为1∶1的碳纳米管与导电石墨组成。
向上述称量好的水中加入称量好的分散剂甲基纤维素钠，搅拌4h，搁置22h，得到甲基纤维素钠母液；向甲基纤维素钠母液中加入称量好的碳纳米管与导电石墨，搅拌2.5h；然后加入称量好的活性物质钛酸锂，搅拌3.5h，调整粘度为3500mPa·S；再加入称量好的丁苯乳胶，抽真空搅拌1.5h，得到水系钛酸锂动力型电池负极浆料。
实施例4
按下述质量百分比称取原材料：导电剂10%、分散剂甲基纤维素钠1%、粘结剂丁苯乳胶5%、活性物质钛酸锂84%；水占上述材料总重量的55%；导电剂由重量比为1∶2的碳纳米管与导电石墨组成。
向上述称取的水中加入称取的分散剂甲基纤维素钠，搅拌4h，搁置20h，得到甲基纤维素钠母液；向甲基纤维素钠母液中加入称取的碳纳米管与导电石墨，搅拌3h；然后加入称取的活性物质钛酸锂，搅拌3h，调整粘度为4000mPa·S；再加入称取的丁苯乳胶，抽真空搅拌1h，得到水系钛酸锂动力型电池负极浆料。
实施例5
按下述质量百分比称取原材料：导电剂8%、分散剂甲基纤维素钠2%、粘结剂丁苯乳胶4%、活性物质钛酸锂86%；水占上述材料总重量的55%；导电剂由重量比为1∶2的导电炭黑与导电石墨组成。
制备方法同实施例1。
将本发明实施例1～5中制得的负极浆料分别经涂布、制片等目前普通的电池生产工艺制得水系钛酸锂动力型电池，并分别对所制得的水系钛酸锂动力型电池进行容量、内阻、电压等性能参数的测定，试验结果如下表1所示。
表1
Figure BDA00002047012800031
从表1中可以看出，采用本发明负极浆料制得的水系钛酸锂动力型电池不仅安全、环保，而且还具有突出的电化学性能。

Claims (3)

1.一种水系钛酸锂动力型电池负极浆料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a按下述质量百分比称取原材料：导电剂1～13%、分散剂甲基纤维素钠1～5%、粘结剂丁苯乳胶2～5%、活性物质钛酸锂81～93%，水占上述材料总重量的50～65%；
b步骤a完成后，向水中加入分散剂甲基纤维素钠，搅拌2～6h，搁置20～24h，得到甲基纤维素钠母液；向甲基纤维素钠母液中加入导电剂，搅拌2～3h；然后加入活性物质钛酸锂，搅拌3～4h，调整粘度；再加入丁苯乳胶，抽真空搅拌1～1.5h，得到浆料。
2.根据权利要求1所述的一种水系钛酸锂动力型电池负极浆料的制备方法，其特征在于：所述导电剂为导电炭黑、碳纳米管和/或导电石墨。
3.根据权利要求2所述的一种水系钛酸锂动力型电池负极浆料的制备方法，其特征在于：所述导电剂由2～8份导电炭黑与2～6份导电石墨组成，或由1～4份碳纳米管与2～6份导电石墨组成。
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