CN105206797B - 一种锂离子电池水性正极浆料配料工艺 - Google Patents

一种锂离子电池水性正极浆料配料工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池水性正极浆料配料工艺，采用正极活性物质、导电石墨、导电石墨、导电炭黑、增稠剂粘结剂和去离子水作为原材料，经过一定的工序，完成锂离子电池水性正极浆料配料工艺。本发明的优点在于：本发明采用水性正极浆料配料，大大降低了生产成本，同时降低了生产设备清洗难度，配胶时间大大缩短，从而提高了生产效率。

Description

一种锂离子电池水性正极浆料配料工艺
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池的配方工艺，具体涉及一种锂离子电池水性正极浆料配料工艺。
背景技术
近年来，由于环境污染、气候变暖、雾霾天气增多等问题的日益突显，整个社会对于解决这些问题的意识明显提高，随着社会的快速发展，汽车数量一直处于高速增长的态势，而汽车尾气是产生这些问题的根本原因之一，因此用电能等新能源驱动汽车成为汽车行业发展的主流趋势，使得移动电源的需求呈爆发式增长。
由于锂离子电池具有高电压、高比容量、循环寿命长、安全性能好等优点，使其在电动汽车移动电源领域的应用明显优于其他类型电源。
优良的配方可以使各种原材料分散均匀，与基材的粘结效果好，建立良好的导电网络，有利于锂离子在正负极材料中的脱嵌和移动过程，减小充放电过程中的极化内阻，提高电池的快速充放电性能，同时确保长时间反复充放电过程中正负极材料晶格完整，不与基材剥离，保证了电池的长寿命性能。
现有锂离子电池正极浆料多采用油性溶剂，生产成本高，对环境湿度要求严格，生产设备清洗难度大，生产效率低。由于锂电池需求量不断增大的背景下，在保证电池性能的前提下，探求新的工艺来降低生产成本以及提高生产效率尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，现提供一种锂离子电池
水正极浆料配料工艺。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种锂离子电池水性正极浆料配料工艺，其创新点在于：所述各个原材料及其质量百分比如下：
正极活性物质：47.5～48.5%
导电石墨：0.4～0.6%
导电炭黑：0.6～0.9%
增稠剂：0.7～1.0%
粘结剂：1.2～1.5%
去离子水：46～54%
所述工艺包括以下工序：
（1）增稠剂胶液搅拌：在搅拌桶中加入配置好的增稠剂胶液，所述增稠剂胶液的质量百分比为1.874～1.876%，所述增稠剂胶液的配置方法为将增稠剂与去离子水按1.5：76.5的质量比例混合，以公转速度15RPM，自转速度1200RPM的速度进行搅拌，所述搅拌时间为20～40min；
（2）在工序（1）制得的增稠剂胶液中按质量比例加入导电石墨、导电炭黑，以公转速度15RPM，自转速度1200RPM的速度进行搅拌，所述搅拌时间为50～70min；
（3）在工序（2）制得的浆料中按质量比例加入正极活性物质，然后加入去离子水，所述去离子水的质量是正极活性物质的0.2倍，以公转速度20RPM，自转速度1500RPM的速度搅拌230～250min，其中搅拌一小时后和二小时后分别停机刮料一次，搅拌过程需要控制浆料温度不超过50℃；
（4）在工序（3）制得的浆料中按质量比例加入粘结剂，以公转速度
15RPM，自转速度500RPM的速度在真空条件下进行搅拌20～40min；
（5）以公转速度15RPM，自转速度200RPM的速度搅拌浆料，降温浆
料温度至23～29℃，然后过筛出料。
进一步的，所述正极活性物质选用的是磷酸铁锂。
进一步的，所述增稠剂选用的是羟乙基纤维素钠。
进一步的，所述粘结剂选用的是丁苯橡胶。
本发明的有益效果如下：本发明采用水性正极浆料配料，大大降低了生产成本，同时降低了生产设备清洗难度，配胶时间大大缩短，从而提高了生产效率。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
实施例1
一种锂离子电池水性正极浆料配料工艺，各个原材料及其质量百分比如下：
正极活性物质：47.5%
导电石墨：0.4%
导电炭黑：0.6%
增稠剂：0.7%
粘结剂：1.2%
去离子水：50.6%
工艺包括以下工序：
（1）增稠剂胶液搅拌：在搅拌桶中加入配置好的增稠剂胶液，增稠剂胶液的质量百分比为1.874%，增稠剂胶液的配置方法为将增稠剂与去离子水按1.5：76.5的质量比例混合，以公转速度15RPM，自转速度1200RPM的速度进行搅拌，搅拌时间为20min；
（2）在工序（1）制得的增稠剂胶液中按质量比例加入导电石墨、导电炭黑，以公转速度15RPM，自转速度1200RPM的速度进行搅拌，搅拌时间为50min；
（3）在工序（2）制得的浆料中按质量比例加入正极活性物质，然后加入去离子水，去离子水的质量是正极活性物质的0.2倍，以公转速度20RPM，自转速度1500RPM的速度搅拌230min，其中搅拌一小时后和二小时后分别停机刮料一次，搅拌过程需要控制浆料温度不超过50℃；
（6）在工序（3）制得的浆料中按质量比例加入粘结剂，以公转速度
15RPM，自转速度500RPM的速度在真空条件下进行搅拌20min；
（7）以公转速度15RPM，自转速度200RPM的速度搅拌浆料，降温浆
料温度至23℃，然后过筛出料。
本实施例中的正极活性物质选用的是磷酸铁锂；增稠剂选用的是羟乙基纤维素钠；粘结剂选用的是丁苯橡胶。
采用150目筛网过筛出料，采用细度刮板测试浆料颗粒度，测试结果为10μm，达到了颗粒度小于等于15μm的目标要求，浆料分散效果较好。
实施例2
一种锂离子电池水性正极浆料配料工艺，各个原材料及其质量百分比如下：
正极活性物质：48.5%
导电石墨：0.6%
导电炭黑：0.9%
增稠剂：1.0%
粘结剂：1.5%
去离子水：48.5%
工艺包括以下工序：
（1）增稠剂胶液搅拌：在搅拌桶中加入配置好的增稠剂胶液，增稠剂胶液的质量百分比为1.876%，增稠剂胶液的配置方法为将增稠剂与去离子水按1.5：76.5的质量比例混合，以公转速度15RPM，自转速度1200RPM的速度进行搅拌，搅拌时间为40min；
（2）在工序（1）制得的增稠剂胶液中按质量比例加入导电石墨、导电炭黑，以公转速度15RPM，自转速度1200RPM的速度进行搅拌，搅拌时间为70min；
（3）在工序（2）制得的浆料中按质量比例加入正极活性物质，然后加入去离子水，去离子水的质量是正极活性物质的0.2倍，以公转速度20RPM，自转速度1500RPM的速度搅拌250min，其中搅拌一小时后和二小时后分别停机刮料一次，搅拌过程需要控制浆料温度不超过50℃；
（4）在工序（3）制得的浆料中按质量比例加入粘结剂，以公转速度
15RPM，自转速度500RPM的速度在真空条件下进行搅拌40min；
（5）以公转速度15RPM，自转速度200RPM的速度搅拌浆料，降温浆
料温度至29℃，然后过筛出料。
本实施例中的正极活性物质选用的是磷酸铁锂；增稠剂选用的是羟乙基纤维素钠；粘结剂选用的是丁苯橡胶。
采用150目筛网过筛出料，采用细度刮板测试浆料颗粒度，测试结果为8.5μm，达到了颗粒度小于等于15μm的目标要求，浆料分散效果较好。
实施例3
一种锂离子电池水性正极浆料配料工艺，各个原材料及其质量百分比如下：
正极活性物质：48%
导电石墨：0.5%
导电炭黑：0.75%
增稠剂：0.85%
粘结剂：1.3%
去离子水：48.6%
工艺包括以下工序：
（1）增稠剂胶液搅拌：在搅拌桶中加入配置好的增稠剂胶液，增稠剂胶液的质量百分比为1.875%，增稠剂胶液的配置方法为将增稠剂与去离子水按1.5：76.5的质量比例混合，以公转速度15RPM，自转速度1200RPM的速度进行搅拌，搅拌时间为30min；
（2）在工序（1）制得的增稠剂胶液中按质量比例加入导电石墨、导电炭黑，以公转速度15RPM，自转速度1200RPM的速度进行搅拌，搅拌时间为60min；
（3）在工序（2）制得的浆料中按质量比例加入正极活性物质，然后加入去离子水，去离子水的质量是正极活性物质的0.2倍，以公转速度20RPM，自转速度1500RPM的速度搅拌240min，其中搅拌一小时后和二小时后分别停机刮料一次，搅拌过程需要控制浆料温度不超过50℃；
（4）在工序（3）制得的浆料中按质量比例加入粘结剂，以公转速度
15RPM，自转速度500RPM的速度在真空条件下进行搅拌30min；
（5）以公转速度15RPM，自转速度200RPM的速度搅拌浆料，降温浆
料温度至26℃，然后过筛出料。
本实施例中的正极活性物质选用的是磷酸铁锂；增稠剂选用的是羟乙基纤维素钠；粘结剂选用的是丁苯橡胶。
采用150目筛网过筛出料，采用细度刮板测试浆料颗粒度，测试结果为7.5μm，达到了颗粒度小于等于15μm的目标要求，浆料分散效果较好。
本发明采用水性正极浆料配料，大大降低了生产成本，同时降低了生产设备清洗难度，配胶时间大大缩短，从而提高了生产效率。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (4)

1.一种锂离子电池水性正极浆料配料工艺，其特征在于：
各个原材料及其质量百分比如下：
正极活性物质：48%
导电石墨：0.5%
导电炭黑：0.75%
增稠剂：0.85%
粘结剂：1.3%
去离子水：48.6%
所述工艺包括以下工序：
（1）增稠剂胶液搅拌：在搅拌桶中加入配置好的增稠剂胶液，所述增稠剂胶液的质量百分比为1.874～1.876%，所述增稠剂胶液的配置方法为将增稠剂与去离子水按1.5：76.5的质量比例混合，以公转速度15RPM，自转速度1200RPM的速度进行搅拌，所述搅拌时间为20～40min；
（2）在工序（1）制得的增稠剂胶液中按质量比例加入导电石墨、导电炭黑，以公转速度15RPM，自转速度1200RPM的速度进行搅拌，所述搅拌时间为50～70min；
（3）在工序（2）制得的浆料中按质量比例加入正极活性物质，然后加入去离子水，所述去离子水的质量是正极活性物质的0.2倍，以公转速度20RPM，自转速度1500RPM的速度搅拌230～250min，其中搅拌一小时后和二小时后分别停机刮料一次，搅拌过程需要控制浆料温度不超过50℃；
在工序（3）制得的浆料中按质量比例加入粘结剂，以公转速度
15RPM，自转速度500RPM的速度在真空条件下进行搅拌20～40min；
以公转速度15RPM，自转速度200RPM的速度搅拌浆料，降温浆
料温度至23～29℃，然后过筛出料。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池水性正极浆料配料工艺，其特征在于：所述正极活性物质选用的是磷酸铁锂。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池水性正极浆料配料工艺，其特征在于：所述增稠剂选用的是羟乙基纤维素钠。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池水性正极浆料配料工艺，其特征在于：所述粘结剂选用的是丁苯橡胶。
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