CN103107329A - 锰酸锂电池正极浆料的制备方法 - Google Patents

锰酸锂电池正极浆料的制备方法 Download PDF

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宋泽斌
杨晓旭
杨佳星
赵峰
时培虎
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Abstract

本发明公开了一种锰酸锂电池正极浆料的制备方法，将3重量份的水性粘结剂和4.6重量份的去离子水混合，搅拌均匀后，先加入2.5重量份的导电炭黑搅拌90min，再加1.5重量份的导电石墨搅拌120min，加入93重量份的正极材料，同时添加95.4重量份的去离子水，搅拌240min，搅拌完成后的浆料过150目滤网过滤。本发明由于采用了上述技术方案，使用去离子水为锰酸锂电池正极材料的溶剂，改善匀浆过程，不但大大降低了制备的锰酸锂电池的成本，而且显著提高了锰酸锂电池的循环寿命。

Description

锰酸锂电池正极浆料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种锰酸锂电池正极浆料的制备方法。
背景技术
推动电动车的产业化，已成为中国汽车工业产业结构调整和跨越式发展的切入点。电动车的关键技术之一就是开发、制造出符合安全、环保要求、高容量、寿命长的动力电池。锂离子电池由于在比功率、比能量和循环性能上的明显优势，成为电动车用动力电池的首选。而锰资源在我国储藏丰富，也将以锰酸锂电池在电动车市场上发挥其特有的优势。本发明通过对锰酸锂正极材料的溶剂进行改善，其制作出来的电池和传统的锰酸锂电池相比，不仅提高了电池的循环性能，还降低了动力电池价格，具有广阔的市场前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种价格低廉、适合工业化生产的锰酸锂电池正极浆料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：锰酸锂电池正极浆料的制备方法，将3重量份的水性粘结剂和4.6重量份的去离子水混合，搅拌均匀后，先加入2.5重量份的导电炭黑搅拌90min，再加1.5重量份的导电石墨搅拌120min，加入93重量份的正极材料，同时添加95.4重量份的去离子水，搅拌240min，搅拌完成后的浆料过150目滤网过滤。
作为优选，操作过程中的环境湿度≤45%，搅拌转速1800-2200r/min，真空度≤-0.09MPa；浆料控制温度在20~45℃。
作为优选，所述正极材料为锰酸锂。
作为优选，所述水性粘结剂是主链为-[-R1-R2-CH2-CH(CN)]n-的共聚物。
本发明由于采用了上述技术方案，使用去离子水为锰酸锂电池正极材料的溶剂，改善匀浆过程，不但大大降低了制备的锰酸锂电池的成本，而且显著提高了锰酸锂电池的循环寿命。
具体实施方式
实施例一
（1）正极匀浆，按质量比，将3%水性粘结剂和去离子水以1.51：1混合，搅拌均匀后，先加入2.0～3.0%导电炭黑搅拌90min，再加1.0～2.0%导电石墨搅拌120min，正极材料分三次以2：2：1加入，同时添加去离子水，搅拌240min。所述正极材料为93%的锰酸锂、3%水性粘结剂及4%的导电剂，去离子水占浆料总量的40～50%。所述操作过程中的环境湿度不大于45%，搅拌转速1800-2200r/min，真空度不高于-0.09MPa；浆料控制温度为20~45℃，必要时（浆料升温较高时）用酒精擦拭匀浆锅或加冷却水或降低转速。出料粘度5300-5800MPa·s，固含量50～60%。搅拌完成后的浆料过150目滤网过滤，获得正极浆料。
（2）负极匀浆，将94.5%的负极活性物质、1～1.5%的导电炭黑、1～2%羧甲基纤维素钠、去离子水，搅拌300min，加入2.5～3.5%丁苯橡胶粘结剂，搅拌60min。所述导电炭黑、羧甲基纤维素钠及丁苯橡胶的总量占负极材料总量的5.5%，所述搅拌转速2-10Hz，真空度不高于-0.09MPa；浆料控制温度为20~40℃，出料粘度3000-4000MPa·s，固含量40～50%。搅拌完成后的浆料过100目滤网过滤，获得负极浆料。
（3）将正极浆料在温度100～140℃，速度4～6m/min，涂敷在18～22μm的铝箔上，单面面密度170±3g/m2，双面面密度340±5g/m2。将负极浆料在温度60～100℃，速度5～7m/min，涂敷在7～11μm的铜箔上，单面面密度75±3g/m2，双面面密度150±5g/m2。
（4）将正负极极片通过辊压机压制，正极厚度为140±2μm，负极厚度为130±2μm。
（5）正极片每200mm切一大片，每一大片再切出长115mm、宽64mm的正极片；负极片每204mm切一大片，每一大片再切出长117mm、宽65mm的负极片。
（6）把切好的正负极极片分别放入80℃烘箱中，烘干36h。
（7）用叠片机，使正极极片、隔膜、负极极片按顺序叠成电芯，正极极片数23片，负极极片24片。
（8）将叠好的电芯焊接极耳并装入壳体，往壳体内注入电解液，用热封机封住壳体。
（9）电池单体搁置36h后，先以0.05C电流充电60min，再以0.1C电流充电60min，最后以0.2C电流充电150min停止，将所述单体电池45℃高温搁置10h。
（10）电池单体常温冷却后，先以0.2C恒流恒压充电到4.2V，截止电流为0.02C，后以0.2C恒流放电至3.0V，再以先以0.5C恒流恒压充电到4.2V，截止电流为0.02C，以0.5C恒流放电至3.0V。
对比例：
（1）正极匀浆，将N-甲基吡咯烷酮和3%聚偏氟乙烯混合搅拌120min后，加入4%导电剂搅拌120min，把93%锰酸锂正极材料分两次以1：1加入，同时添加N-甲基吡咯烷酮，搅拌270min。所述N-甲基吡咯烷酮的总量是浆料总量的40～50%所述操作过程中的环境湿度不大于45%，搅拌转速2-7Hz，真空度不高于-0.09MPa；浆料控制温度为20~45℃，必要时（浆料升温较高时）用酒精擦拭匀浆锅或加冷却水或降低转速。出料粘度6500-8500MPa·s，固含量50～60%。搅拌完成后的浆料过150目滤网过滤，获得正极浆料。
（2）负极匀浆，将94.5%的负极活性物质、1～1.5%的导电炭黑、1～2%羧甲基纤维素钠、去离子水，搅拌300min，加入2.5～3.5%丁苯橡胶粘结剂，搅拌60min。所述导电炭黑、羧甲基纤维素钠及丁苯橡胶的总量占负极材料总量的5.5%，所述搅拌转速2-10Hz，真空度不高于-0.09MPa；浆料控制温度为20~40℃，出料粘度3000-4000MPa·s，固含量40～50%。搅拌完成后的浆料过100目滤网过滤，获得负极浆料。
（3）将正极浆料在温度100～140℃，速度4～6m/min，涂敷在18～22μm的铝箔上，单面面密度170±3g/m2，双面面密度340±5g/m2。将负极浆料在温度60～100℃，速度5～7m/min，涂敷在7～11μm的铜箔上，单面面密度75±3g/m2，双面面密度150±5g/m2。
（4）将正负极极片通过辊压机压制，正极厚度为140±2μm，负极厚度为130±2μm。
（5）正极片每200mm切一大片，每一大片再切出长115mm、宽64mm的正极片；负极片每204mm切一大片，每一大片再切出长117mm、宽65mm的负极片。
（6）把切好的正负极极片分别放入80℃烘箱中，烘干36h。
（7）用叠片机，使正极极片、隔膜、负极极片按顺序叠成电芯，正极极片数23片，负极极片24片。
（8）将叠好的电芯焊接极耳并装入壳体，往壳体内注入电解液，用热封机封住壳体。
（9）电池单体搁置36h后，先以0.05C电流充电60min，再以0.1C电流充电60min，最后以0.2C电流充电150min停止，将所述单体电池55℃高温搁置10h。
（10）电池单体常温冷却后，先以0.2C恒流恒压充电到4.2V，截止电流为0.02C，后以0.2C恒流放电至3.0V，再以先以0.5C恒流恒压充电到4.2V，截止电流为0.02C，以0.5C恒流放电至3.0V。
25℃测试条件下，容量保持率截止80%时，实施例一的循环次数为1900多次，对比例的循环次数为1300多次。实施例一和对比例同时在55℃高温条件下搁置7天后，其容量保持率分别为95.2%、92%。

Claims (4)

1.锰酸锂电池正极浆料的制备方法，其特征在于：将3重量份的水性粘结剂和4.6重量份的去离子水混合，搅拌均匀后，先加入2.5重量份的导电炭黑搅拌90min，再加1.5重量份的导电石墨搅拌120min，加入93重量份的正极材料，同时添加95.4重量份的去离子水，搅拌240min，搅拌完成后的浆料过150目滤网过滤。
2.根据权利要求1所述锰酸锂电池正极浆料的制备方法，其特征在于：操作过程中的环境湿度≤45%，搅拌转速1800-2200r/min，真空度≤-0.09MPa；浆料控制温度在20~45℃。
3.根据权利要求1所述锰酸锂电池正极浆料的制备方法，其特征在于：所述正极材料为锰酸锂。
4.根据权利要求1所述锰酸锂电池正极浆料的制备方法，其特征在于：所述水性粘结剂是主链为-[-R1-R2-CH2-CH(CN)]n-的共聚物。
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