CN105206808A - 一种快速高效锂离子电池负极浆料配料工艺 - Google Patents

一种快速高效锂离子电池负极浆料配料工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种快速高效锂离子电池负极浆料配料工艺，采用负极活性物质、导电炭黑、速溶型增稠剂、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负极浆料配料工艺。本发明的优点在于：本发明采用了速溶性增稠剂羟乙基纤维钠，无需进行提前制成胶液和静置老化工序，极大的简化了负极浆料的配置工艺同时减少了制胶设备的投入。

Description

一种快速高效锂离子电池负极浆料配料工艺
技术领域
本发明一种锂离子电池的配方工艺，具体涉及一种快速高效锂离子电池负极浆料配料工艺。
背景技术
负极配料是锂离子电池生产过程中非常关键的一道工序，负极浆料采用的粘结剂一般都是CMC/SBR体系，羧甲基纤维素钠CMC作为增稠剂使用，由于羧甲基纤维素钠CMC在水中溶胀并形成均匀的胶液需要很长的老化时间，一般工厂都会先将增稠剂羧甲基纤维素钠在制胶罐中配制成胶液，然后静置老化，配料时直接加胶液，利用高速搅拌机将胶液、活性物质、导电剂、粘结剂、溶剂在搅拌桶中进行长时间搅拌和分散，制成浆料。虽然通过制胶罐提前制胶可以解决羧甲基纤维素钠CMC遇水时容易抱团，溶胀需要时间较长从而导致负极配料效率低的问题，但是研究采用速溶型阴离子羟乙基纤维素钠HEC进行配料也十分有意义，可以减少制胶罐的使用，降低设备采购成本和空间占用率。
与传统羧甲基纤维素钠CMC相比，阴离子羟乙基纤维素钠HEC溶解更加迅速，能在8～10分钟内完全溶解且无任何抱团现象，大大缩短搅拌和制浆时间，提高生产效率。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，现提供一种简化制备工艺的快速高效锂离子电池负极浆料配料工艺。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种快速高效锂离子电池负极浆料配料工艺，其创新点在于：
所述各个原材料及其质量百分比如下：
负极活性物质：45.7～46.8%；
导电炭黑：0.72～0.74%；
增稠剂：0.67～0.69%；
粘结剂：2.16～2.21%；
去离子水：49.57～50.75%；
所述工艺包括以下工序：
（1）增稠剂胶液配制：在搅拌桶中加入去离子水和增稠剂进行混合，配制成质量分数为1.865～1.885%的增稠剂胶液，所述去离子水和增稠剂的质量混合比为1.5：76.5，以公转速度15RPM，自转速度1000RPM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上述质量百分比加入导电炭黑，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）制得的浆料中按上述质量百分比加入负极活性物质，并且加入质量为负极活性物质质量的0.26倍的去离子水，以公转速度15RPM，自转速度1300RPM的速度进行搅拌，所述搅拌时间为20～40min，关闭搅拌桶，刮取桶壁上的负极活性物质，开启搅拌桶，以公转速度15RPM，自转速度1300RPM的速度进行搅拌，所述搅拌时间为140～160min；
（4）在工序（3）制得的浆料中按上述质量百分比加入粘结剂，以公转速度15RPM，自转速度500RPM的速度在真空条件下进行搅拌，所述搅拌时间为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℃，测试粘度。
进一步的，所述负极活性物质选用的是石墨。
进一步的，所述增稠剂选用的是羟乙基纤维素钠。
进一步的，所述导电炭黑选用的是super-P导电炭黑。
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：本发明采用了速溶性增稠剂羟乙基纤维钠，无需进行提前制成胶液和静置老化工序，极大的简化了负极浆料的配置工艺同时减少了制胶设备的投入。
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
一种快速高效锂离子电池负极浆料配料工艺，各个原材料及其质量百分比如下：
负极活性物质：45.7%；
导电炭黑：0.72%；
增稠剂：0.67%；
粘结剂：2.16%；
去离子水：50.75%。
工艺包括以下工序：
（1）增稠剂胶液配制：在搅拌桶中加入去离子水和增稠剂进行混合，配制成质量分数为1.865%的增稠剂胶液，去离子水和增稠剂的质量混合比为1.5：76.5，以公转速度15RPM，自转速度1000RPM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上述质量百分比加入导电炭黑，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）制得的浆料中按上述质量百分比加入负极活性物质，并且加入质量为负极活性物质质量的0.26倍的去离子水，以公转速度15RPM，自转速度1300RPM的速度进行搅拌，搅拌时间为20min，关闭搅拌桶，刮取桶壁上的负极活性物质，开启搅拌桶，以公转速度15RPM，自转速度1300RPM的速度进行搅拌，搅拌时间为140min；
（4）在工序（3）制得的浆料中按上述质量百分比加入粘结剂，以公转速度15RPM，自转速度500RPM的速度在真空条件下进行搅拌，搅拌时间为20min；
（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℃，测试粘度。
本实施例的负极活性物质选用的是石墨；增稠剂选用的是羟乙基纤维素钠；导电炭黑选用的是super-P导电炭黑；粘结剂选用的是丁苯橡胶。
采用细度刮板测试本实施例制得的浆料颗粒度，测试结果为22μm，达到了颗粒度小于等于25μm的目标要求，浆料分散效果较好。浆料配制完成后测试浆料粘度为3500mPa·s，密封恒温保存24h后，以同样的转子、转速测试浆料粘度为3383mPa·s，浆料粘度变化很小，从而说明增稠效果好，浆料未发生沉底和分层。
实施例2
一种快速高效锂离子电池负极浆料配料工艺，各个原材料及其质量百分比如下：
负极活性物质：46.8%；
导电炭黑：0.74%；
增稠剂：0.69%；
粘结剂：2.21%；
去离子水：49.56%。
工艺包括以下工序：
（1）增稠剂胶液配制：在搅拌桶中加入去离子水和增稠剂进行混合，配制成质量分数为1.885%的增稠剂胶液，去离子水和增稠剂的质量混合比为1.5：76.5，以公转速度15RPM，自转速度1000RPM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上述质量百分比加入导电炭黑，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）制得的浆料中按上述质量百分比加入负极活性物质，并且加入质量为负极活性物质质量的0.26倍的去离子水，以公转速度15RPM，自转速度1300RPM的速度进行搅拌，搅拌时间为40min，关闭搅拌桶，刮取桶壁上的负极活性物质，开启搅拌桶，以公转速度15RPM，自转速度1300RPM的速度进行搅拌，搅拌时间为160min；
（4）在工序（3）制得的浆料中按上述质量百分比加入粘结剂，以公转速度15RPM，自转速度500RPM的速度在真空条件下进行搅拌，搅拌时间为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℃，测试粘度。
本实施例的负极活性物质选用的是石墨；增稠剂选用的是羟乙基纤维素钠；导电炭黑选用的是super-P导电炭黑；粘结剂选用的是丁苯橡胶。
采用细度刮板测试本实施例制得的浆料颗粒度，测试结果为20μm，达到了颗粒度小于等于25μm的目标要求，浆料分散效果较好。浆料配制完成后测试浆料粘度为3410mPa·s，密封恒温保存24h后，以同样的转子、转速测试浆料粘度为3267mPa·s，浆料粘度变化很小，说明增稠效果好，浆料未发生沉底和分层。
实施例3
一种快速高效锂离子电池负极浆料配料工艺，各个原材料及其质量百分比如下：
负极活性物质：46.25%；
导电炭黑：0.73%；
增稠剂：0.68%；
粘结剂：2.18%；
去离子水：50.16%。
工艺包括以下工序：
（1）增稠剂胶液配制：在搅拌桶中加入去离子水和增稠剂进行混合，配制成质量分数为1.875%的增稠剂胶液，去离子水和增稠剂的质量混合比为1.5：76.5，以公转速度15RPM，自转速度1000RPM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上述质量百分比加入导电炭黑，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）制得的浆料中按上述质量百分比加入负极活性物质，并且加入质量为负极活性物质质量的0.26倍的去离子水，以公转速度15RPM，自转速度1300RPM的速度进行搅拌，搅拌时间为30min，关闭搅拌桶，刮取桶壁上的负极活性物质，开启搅拌桶，以公转速度15RPM，自转速度1300RPM的速度进行搅拌，搅拌时间为150min；
（4）在工序（3）制得的浆料中按上述质量百分比加入粘结剂，以公转速度15RPM，自转速度500RPM的速度在真空条件下进行搅拌，搅拌时间为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℃，测试粘度。
本实施例的负极活性物质选用的是石墨；增稠剂选用的是羟乙基纤维素钠；导电炭黑选用的是super-P导电炭黑；粘结剂选用的是丁苯橡胶。
采用细度刮板测试本实施例制得的浆料颗粒度，测试结果为20μm，达到了颗粒度小于等于25μm的目标要求，浆料分散效果较好。浆料配制完成后测试浆料粘度为3410mPa·s，密封恒温保存24h后，以同样的转子、转速测试浆料粘度为3267mPa·s，浆料粘度变化很小，说明增稠效果好，浆料未发生沉底和分层。
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 (5)

1.一种快速高效锂离子电池负极浆料配料工艺，其特征在于：
所述各个原材料及其质量百分比如下：
负极活性物质：45.7～46.8%；
导电炭黑：0.72～0.74%；
增稠剂：0.67～0.69%；
粘结剂：2.16～2.21%；
去离子水：49.57～50.75%；
所述工艺包括以下工序：
（1）增稠剂胶液配制：在搅拌桶中加入去离子水和增稠剂进行混合，配制成质量分数为1.865～1.885%的增稠剂胶液，所述去离子水和增稠剂的质量混合比为1.5：76.5，以公转速度15RPM，自转速度1000RPM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上述质量百分比加入导电炭黑，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）制得的浆料中按上述质量百分比加入负极活性物质，并且加入质量为负极活性物质质量的0.26倍的去离子水，以公转速度15RPM，自转速度1300RPM的速度进行搅拌，所述搅拌时间为20～40min，关闭搅拌桶，刮取桶壁上的负极活性物质，开启搅拌桶，以公转速度15RPM，自转速度1300RPM的速度进行搅拌，所述搅拌时间为140～160min；
（4）在工序（3）制得的浆料中按上述质量百分比加入粘结剂，以公转速度15RPM，自转速度500RPM的速度在真空条件下进行搅拌，所述搅拌时间为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℃，测试粘度。
2.根据权利要求1所述的一种快速高效锂离子电池负极浆料配料工艺，其特征在于：所述负极活性物质选用的是石墨。
3.根据权利要求1所述的一种快速高效锂离子电池负极浆料配料工艺，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所述的一种快速高效锂离子电池负极浆料配料工艺，其特征在于：所述导电炭黑选用的是super-P导电炭黑。
5.根据权利要求1所述的一种快速高效锂离子电池负极浆料配料工艺，其特征在于：所述粘结剂选用的是丁苯橡胶。
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