CN103230748A

CN103230748A - 电极浆料的混合方法

Info

Publication number: CN103230748A
Application number: CN2013101187468A
Authority: CN
Inventors: 李金华; 曹生彪; 贾春明; 常忠亮; 皇甫益; 王云波; 尹亮亮; 马逸君
Original assignee: INNER MONGOLIA XIAOKE NI-H BATTTERY Co Ltd
Current assignee: INNER MONGOLIA XIAOKE NI-H BATTTERY Co Ltd
Priority date: 2013-04-08
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2013-08-07

Abstract

本发明涉及一种电极浆料的混合方法，尤其涉及一种金属与非金属共存且有非亲水性物质存在的镍氢电池负极浆料混合方法。本发明包括以下步骤：1）首先将需要混合的粉末状原料加入到浆料搅拌装置中进行干混形成均匀的粉末状浆料；2）然后通过管道自动加入一定量的去离子水进行湿混，使粉末状干料均匀的分散在去离子水中；3）加入PTFE溶液，快速搅拌直到浆料达到设定粘度后进入下一生产工序。本发明减少了浆料的浪费以及因为人为原因导致浆料配比不准确，并且使浆料混合更加均匀，性能更优良。

Description

电极浆料的混合方法

技术领域

本发明涉及一种电极浆料的混合方法，尤其涉及一种金属与非金属共存且有非亲水性物质存在的镍氢电池负极浆料混合方法。

背景技术

镍氢电池极板生产是将电池活性材料、导电剂、粘结剂、分散剂等原材料按照一定的比例进行混合、调浆，做成浆料，涂覆在基材上形成极板。在此过程中，浆料的分散性和均匀性是非常重要的，它直接影响后续生产工艺乃至成品电池的质量。浆料的分散性和均匀性好，粘度在控制范围内，极板涂覆效果就会好，生产出的极板一致性好，进而制造的电池性能的一致性高。

如何才能得到好的分散性、均匀性却是一个难题。因为，镍氢电池负极浆料的组成比较特殊：有比重很大的金属材料贮氢合金MH、有比重较轻的非金属材料缩甲基纤维素钠CMC、炭黑CB、聚丙烯酸钠PAS，而且其中的炭黑CB还是一种非亲水性材料，很难与金属材料和去离子水混合形成均匀的浆料。

传统工艺是把混合材料及去离子水一次性加入后长时间搅拌。增加搅拌时间虽然能使浆料的均匀性、分散性有所改善，但改善效果十分有限，同时增加了时间成本。也有不使用比重小、非亲水性材料炭黑CB的，但制成后极板导电性明显下降。因此，采用哪种混合方式把这些比重十分悬殊的材料均匀地混合在一起，困扰着镍氢电池生产厂家。

现有一些专利试图探索这一领域，但多数是对混料设备的特有功能提出的，比如：“浆料混合方法”（中国发明专利ZL 201010126744.X）提出了一种通过超声波分散装置进行超声分散后再进行混料的方法，超声波装置和搅拌装置同时运行，浆料在超声波装置与搅拌装置中循环运行直到浆料符合要求，该方法使用复杂、浆料搅拌超声时间长，而且效果不太明显。

发明内容

本发明目的在于提供一种能够在较短时间内将比重相差很大的金属与非金属材料及非亲水性物质均匀混合，使得浆料分散得更加均匀，性能更优良的镍氢电池负极浆料的混合方法。

本发明的技术方案是：

1）首先将需要混合的占浆料总量60－80%的粉末状原材料混合加入到混料罐中进行2—3个小时的干式混合；

2）然后给混料罐中干混均匀后的物料通过搅拌器上的加入口自动向混料罐中加入占物料总量18－38%的去离子水，进行1—2小时的湿式混合；

3）向湿式混合后的浆料中加入占物料总量1.5－2%的粘结剂PTFE溶液再进行1—2小时的混合，浆料粘度达到设计要求。

本发明在混料罐进行干式混合或湿式混合过程中，使用循环冷却水对物料或浆料进行冷却降温至常温。

本发明是将粉末状原材料加入到混料罐中首先进行干式混合，干式混合的目的是使密度相差很大的金属材料与非金属材料、尤其是非金属材料中的非亲水性材料炭黑CB有效均匀混合；湿式混合的目的在于，进一步均匀混合、有效改善浆料的物性，提高浆料的分散率和均匀性。

本发明的优点是：

1、发明采用干式、湿式混合相结合的方法对原材料进行混合，在短时间内把比重相差很大的金属与非金属材料以及非亲水性材料均匀地混合在一起，提高了浆料的分散性和均匀性。

2、本发明采用自动添加去离子水，可以减少人为误差，提高浆料配比的精确度。

3、本发明采用循环冷却水对浆料进行降温，保证浆料混合时的温度稳定，消除温度变化对材料性能的影响。

4、由于本发明生产的浆料分散性和均匀性好，制作极板容易，极板成品率高。

5、由于本发明生产的浆料分散性和均匀性好，导电剂炭黑CB分散均匀，大幅度提高了电池的充放电能力。

附图说明

图1 为本发明浆料混合设备的结构示意图；

图2 为本发明搅拌器结构示意图；

图3 为本发明混料罐结构示意图；

图4 为本发明具体实施例镍氢电池大电流放电性能曲线图。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2、图3所示，镍氢电池负极材料的制备：将70.4Kg贮氢合金粉MH、0.3Kg聚丙烯酸钠PAS、1.3Kg缩甲基纤维素钠CMC和1.5Kg炭黑CB放置于混料罐5中，把混料罐5固定在底座6上，开启发动机1，发动机1带动液压机3运转，在液压机3的作用下，搅拌器4上搅拌桨10通过升降机2进入到混料罐5中，干式混合2个小时将非金属材料聚丙烯酸钠PAS、缩甲基纤维素钠CMC和非亲水性材料炭黑CB均匀地分散到金属材料贮氢合金粉MH中，形成均匀干料；然后通过搅拌器4的加入口7自动加入24.6Kg的去离子水进入混料罐5中，湿式混合2小时，在湿式混合过程中，通过搅拌器4上的刮板9将混料罐5内壁上的干料刮下，进一步使各类材料均匀混合并改善浆料的物性；最后将1.9Kg粘结剂聚四氟乙稀PTFE溶液加入混料罐5中，继续搅拌1小时，更进一步使浆料混合均匀，搅拌过程中，混合罐5外圈有循环冷却水通道11，在浆料混合的过程中要通过循环冷却水对浆料进行降温，并通过搅拌器4上的观察口8，随时对浆料的混合情况进行检查；浆料粘度达到设定要求，停止搅拌，形成电极浆料。

传统工艺：直接把等量的负极原材料包括去离子水一次性加入到混料罐5中，搅拌10个小时，混合时间长，影响整个生产线的产能，直到浆料粘度达到要求，形成负极浆料。传统工艺混料时间较长，增加了时间成本，而且影响生产线的整体产能；传统工艺的混合不均匀，非亲水性材料炭黑CB不易与其它材料混合，导电性发挥不充分，影响电池的充放电性能。

实施结果：

对上述两种方法得到的浆料进行涂敷、制成负极极板，并分别用这两种负极板与相同的正极板、隔膜、电解液，制作6.0Ah镍氢动力电池。

实施结果1：本发明制成浆料由于混合均匀，易于均匀涂敷，干燥、碾压后制成的极板也十分均匀，不易断裂、变形，卷绕操作上明显优于传统工艺制成浆料得到的极板，具体见下边所示的数据：

测试项	负极粘度/cp	极板合格率/%	电池合格率/%
				本发明制成浆料	105000	95.6	96.8
传统工艺制成浆料	153000	91.2	93.4

实施结果2：以1C充电100%，30C放电到0.8V，两种负极板制成的镍氢电池进行测试，得到如图4以及下表所示的电池数据：

测试项	电池容量/Ah	大电流放电时间/S
			本发明制成浆料	6.3	20
传统工艺制成浆料	6.0	6

数据说明，本发明制成浆料的粘度低于传统工艺制成浆料粘度，而且极板、卷绕合格率高，制成电池性能也明显优于传统工艺制成浆料制成电池。

反复多次进行上述实施例，测试数据围绕以上两组数据波动，但波动不大。所以，可以得出以下结论：利用本发明可以有效提高浆料的分散性和均匀性，提高极板均匀性，提升极板和电池合格率，提高镍氢电池性能。

Claims

1.电极浆料的混合方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的电极浆料的混合方法，其特征在于：在混料罐进行干式混合或湿式混合过程中用循环冷却水对干料或浆料进行冷却降温至常温。