CN104201325A - 新型锂离子电池匀浆搅拌工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型锂离子电池匀浆搅拌工艺。该工艺是按质量份将1-5份导电炭粉、90-100份活性物质磷酸铁锂和1-5份粘结剂PVDF充分混合后的总干粉放入搅拌机进行搅拌，依次进行干粉搅拌、泥状搅拌、高粘度搅拌、粘度调整搅拌和浆料真空脱泡。本发明可以大幅提高浆料固含量，提高浆料粘度，缩短配料所用时间，最终大大提高锂离子电池的性能和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池匀浆搅拌工艺，属于锂离子电池生产领域。
背景技术
匀浆搅拌工艺是锂电行业中锂电池制作的一个重要工步，匀浆的好坏决定着后期涂布及最终电池性能的好坏。现用的搅拌工艺多采用湿法混料搅拌，湿法混料搅拌是传统的打浆方法，先制备胶体，然后逐次加入导电碳和电极材料，湿法混料搅拌整个过程都在真空状态下进行，使得浆料固含量的稳定较差，对浆料粘度也存在影响，从而直接影响成品电池的各项性能和使用寿命。随着锂电行业的不断发展，对匀浆工艺要求也越来越高，如何对现有的匀浆方法进行革新，从而提高锂电池的性能和使用寿命，成为了业界亟待解决的课题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种新型锂离子电池匀浆搅拌工艺。本发明可以大幅提高浆料固含量，提高浆料粘度，缩短配料所用时间，最终大大提高锂离子电池的性能和使用寿命。
本发明的技术方案:一种新型锂离子电池匀浆搅拌工艺，按质量份将1-5份导电炭粉、90-100份活性物质磷酸铁锂和1-5份粘结剂PVDF充分混合后的总干粉放入搅拌机进行搅拌，具体搅拌工艺如下；
a、干粉搅拌；以分散速度500-1000转/分钟和搅拌速度40-50转/分钟的情况下，搅拌15分钟；
b、泥状搅拌；将总干粉质量的50%的溶剂N-甲基吡咯烷酮加入到搅拌机中，先以分散速度900转/分钟和搅拌速度10转/分钟搅拌5分钟；再以分散速度2000转/分钟和搅拌速度60转/分钟搅拌10分钟；然后以分散速度3200转/分钟和搅拌速度100转/分钟搅拌60分钟；
c、高粘度搅拌；将总干粉质量的20-25% 的溶剂N-甲基吡咯烷酮加入到搅拌机中，以分散速度4000-5000转/分钟和搅拌速度80-100转/分钟搅拌40分钟；
d、粘度调整搅拌；以分散速度4000-5000转/分钟和搅拌速度80-100转/分钟搅拌40分钟，搅拌过程中持续加入溶剂N-甲基吡咯烷酮，使搅拌物粘度维持在6000-10000mpa·s；
e、浆料真空脱泡；以搅拌速度为20转/分钟反转搅拌40分钟，得到成品。
上述的新型锂离子电池匀浆搅拌工艺中，按质量份将3份导电炭粉、94份活性物质磷酸铁锂和3份粘结剂PVDF充分混合后的总干粉放入搅拌机进行搅拌，具体搅拌工艺如下；
a、干粉搅拌；以分散速度800转/分钟和搅拌速度45转/分钟的情况下，搅拌15分钟；
b、泥状搅拌；将总干粉质量的50%的溶剂N-甲基吡咯烷酮加入到搅拌机中，先以分散速度900转/分钟和搅拌速度10转/分钟搅拌5分钟；再以分散速度2000转/分钟和搅拌速度60转/分钟搅拌10分钟；然后以分散速度3200转/分钟和搅拌速度100转/分钟搅拌60分钟；
c、高粘度搅拌；将总干粉质量的22% 的溶剂N-甲基吡咯烷酮加入到搅拌机中，以分散速度4500转/分钟和搅拌速度90转/分钟搅拌40分钟；
d、粘度调整搅拌；以分散速度4500转/分钟和搅拌速度90转/分钟搅拌40分钟，搅拌过程中持续加入溶剂N-甲基吡咯烷酮，使搅拌物粘度维持在6000-10000mpa·s；
e、浆料真空脱泡；以搅拌速度为20转/分钟反转搅拌40分钟，得到成品。
前述的新型锂离子电池匀浆搅拌工艺中，在步骤b泥状搅拌和步骤c高粘度搅拌过程中，每隔15分钟刮浆一次，共刮2次。
与现有技术相比，本发明革新了现有的锂离子电池匀浆的搅拌工艺，对工艺中的具体工序和各工序的参数作了具体限定，改进后的工序和各工序的参数协同作用，大幅提高了浆料固含量，以LFP材料为例，湿混的固含量一般在50%左右，而采用本发明的工艺可以轻松达到60%甚至更高。而高的浆料固含量有利于增强配料搅拌时固体材料颗粒之间的摩擦，使其充分打散；同时在涂布烘干时减小溶剂的蒸发量，这样活性材料颗粒、导电碳颗粒以及粘结剂之间形成的空隙就小，因而有利于增强粘结效果，辊压后颗粒间的粘接力也得以增强，粘结后的极片不易掉粉，从而大大提高锂离子电池的性能和使用寿命。干另外，本发明可以大大缩短配料时间，通常正极可以由8h降到3.5h，负极可以由8h降到4h。
以正极LFP材料为例，本发明的性能参数如下表所示：
| 搅拌方法 | 配料所用时间（H） | 浆料粘度(mpa·s) | 浆料固含量(%) |
| 湿法混料搅拌 | 6-8 | 6800 | 50.3 |
| 本发明 | 3.5-4 | 7200 | 56.5 |
从上表可以明确看出，相比现有的湿法混料搅拌，采用本发明配料所用时间可从6-8小时缩减到3.5-4小时，浆料粘度可从6800mpa·s提高到7200mpa·s，浆料固含量可从50.3%提高到56.5%。
具体实施方式
实施例1:新型锂离子电池匀浆搅拌工艺,按质量份将3份导电炭粉、94份活性物质磷酸铁锂、3份粘结剂PVDF充分混合后的总干粉放入搅拌机进行搅拌，所述的导电炭粉、磷酸铁锂和粘结剂PVDF（粘结剂聚偏氟乙烯）均为本领域的常规原料，可以从市场直接售得，因此不再赘述该三种原料；具体搅拌工艺如下；
a、干粉搅拌；以分散速度800转/分钟和搅拌速度45转/分钟的情况下，搅拌15分钟；
b、泥状搅拌；将总干粉质量的50%的溶剂N-甲基吡咯烷酮加入到搅拌机中，先以分散速度900转/分钟和搅拌速度10转/分钟搅拌5分钟；再以分散速度2000转/分钟和搅拌速度60转/分钟搅拌10分钟；然后以分散速度3200转/分钟和搅拌速度100转/分钟搅拌60分钟；此步搅拌速度由慢变快，且搅拌过程中每隔15min要暂停刮浆一次，共计2次；由于刮浆步骤为常规步骤，因此在此不再赘述；
c、高粘度搅拌；将总干粉质量的22% 的溶剂N-甲基吡咯烷酮加入到搅拌机中，以分散速度4500转/分钟和搅拌速度90转/分钟搅拌40分钟；每隔15分钟一次暂停刮浆一次，共计2次；
d、粘度调整搅拌；以分散速度4500转/分钟和搅拌速度90转/分钟搅拌40分钟，搅拌过程持续加入溶剂N-甲基吡咯烷酮，使搅拌物粘度维持在7000mpa·s；
e、浆料真空脱泡；以搅拌速度为20转/分钟反转搅拌40分钟，得到成品。
实施例2:新型锂离子电池匀浆搅拌工艺,按质量份将5份导电炭粉、95份活性物质磷酸铁锂、3份粘结剂PVDF充分混合后的总干粉放入搅拌机进行搅拌，具体搅拌工艺如下；
a、干粉搅拌；以分散速度500转/分钟和搅拌速度40转/分钟的情况下，搅拌15分钟；
b、泥状搅拌；将总干粉质量的50%的溶剂N-甲基吡咯烷酮加入到搅拌机中，先以分散速度900转/分钟和搅拌速度10转/分钟搅拌5分钟；再以分散速度2000转/分钟和搅拌速度60转/分钟搅拌10分钟；然后以分散速度3200转/分钟和搅拌速度100转/分钟搅拌60分钟；此步搅拌速度由慢变快，且搅拌过程中每隔15min要暂停刮浆一次，共计2次；由于刮浆步骤为常规步骤，因此在此不再赘述；
c、高粘度搅拌；将总干粉质量的24% 的溶剂N-甲基吡咯烷酮加入到搅拌机中，以分散速度5000转/分钟和搅拌速度90转/分钟搅拌40分钟；每隔15分钟一次暂停刮浆一次，共计2次；
d、粘度调整搅拌；以分散速度4500转/分钟和搅拌速度90转/分钟搅拌40分钟，搅拌过程中持续加入溶剂N-甲基吡咯烷酮，使搅拌物粘度维持在6000mpa·s；
e、浆料真空脱泡；以搅拌速度为20转/分钟反转搅拌40分钟，得到成品。
实施例3:新型锂离子电池匀浆搅拌工艺,按质量份将1份导电炭粉、90份活性物质磷酸铁锂、2份粘结剂PVDF请罗列一开始放入搅拌机的干粉的种类和配比关系）充分混合后的总干粉放入搅拌机进行搅拌，具体搅拌工艺如下；
a、干粉搅拌；以分散速度1000转/分钟和搅拌速度40转/分钟的情况下，搅拌15分钟；
b、泥状搅拌；将总干粉质量的50%的溶剂N-甲基吡咯烷酮加入到搅拌机中，先以分散速度900转/分钟和搅拌速度10转/分钟搅拌5分钟；再以分散速度2000转/分钟和搅拌速度60转/分钟搅拌10分钟；然后以分散速度3200转/分钟和搅拌速度100转/分钟搅拌60分钟；此步搅拌速度由慢变快，且搅拌过程中每隔15min要暂停刮浆一次，共计2次；由于刮浆步骤为常规步骤，因此在此不再赘述；
c、高粘度搅拌；将总干粉质量的25% 的溶剂N-甲基吡咯烷酮加入到搅拌机中，以分散速度5000转/分钟和搅拌速度80转/分钟搅拌40分钟；每隔15分钟一次暂停刮浆一次，共计2次；
d、粘度调整搅拌；以分散速度4000转/分钟和搅拌速度100转/分钟搅拌40分钟，搅拌过程中持续加入溶剂N-甲基吡咯烷酮，使搅拌物粘度维持在10000mpa·s；
e、浆料真空脱泡；以搅拌速度为20转/分钟反转搅拌40分钟，得到成品。
Claims (3)
1. 新型锂离子电池匀浆搅拌工艺，其特征在于：按质量份将1-5份导电炭粉、90-100份活性物质磷酸铁锂和1-5份粘结剂PVDF充分混合后的总干粉放入搅拌机进行搅拌，具体搅拌工艺如下；
a、干粉搅拌；以分散速度500-1000转/分钟和搅拌速度40-50转/分钟的情况下，搅拌15分钟；
b、泥状搅拌；将总干粉质量的50%的溶剂N-甲基吡咯烷酮加入到搅拌机中，先以分散速度900转/分钟和搅拌速度10转/分钟搅拌5分钟；再以分散速度2000转/分钟和搅拌速度60转/分钟搅拌10分钟；然后以分散速度3200转/分钟和搅拌速度100转/分钟搅拌60分钟；
c、高粘度搅拌；将总干粉质量的20-25% 的溶剂N-甲基吡咯烷酮加入到搅拌机中，以分散速度4000-5000转/分钟和搅拌速度80-100转/分钟搅拌40分钟；
d、粘度调整搅拌；以分散速度4000-5000转/分钟和搅拌速度80-100转/分钟搅拌40分钟，搅拌过程中持续加入溶剂N-甲基吡咯烷酮，使搅拌物粘度维持在6000-10000 mpa·s；
e、浆料真空脱泡；以搅拌速度为20转/分钟反转搅拌40分钟，得到成品。
2. 根据权利要求1所述的新型锂离子电池匀浆搅拌工艺，其特征在于：按质量份将3份导电炭粉、94份活性物质磷酸铁锂和3份粘结剂PVDF充分混合后的总干粉放入搅拌机进行搅拌，具体搅拌工艺如下；
a、干粉搅拌；以分散速度800转/分钟和搅拌速度45转/分钟的情况下，搅拌15分钟；
b、泥状搅拌；将总干粉质量的50%的溶剂N-甲基吡咯烷酮加入到搅拌机中，先以分散速度900转/分钟和搅拌速度10转/分钟搅拌5分钟；再以分散速度2000转/分钟和搅拌速度60转/分钟搅拌10分钟；然后以分散速度3200转/分钟和搅拌速度100转/分钟搅拌60分钟；
c、高粘度搅拌；将总干粉质量的22% 的溶剂N-甲基吡咯烷酮加入到搅拌机中，以分散速度4500转/分钟和搅拌速度90转/分钟搅拌40分钟；
d、粘度调整搅拌；以分散速度4500转/分钟和搅拌速度90转/分钟搅拌40分钟，搅拌过程中持续加入溶剂N-甲基吡咯烷酮，使搅拌物粘度维持在6000-10000 mpa·s；
e、浆料真空脱泡；以搅拌速度为20转/分钟反转搅拌40分钟，得到成品。
3.、根据权利要求1或2所述的新型锂离子电池匀浆搅拌工艺，其特征在于：在步骤b泥状搅拌和步骤c高粘度搅拌过程中，每隔15分钟刮浆一次，共刮2次。
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