CN105702915A

CN105702915A - 一种锂电池正极片的配方及制备工艺

Info

Publication number: CN105702915A
Application number: CN201410680016.1A
Authority: CN
Inventors: 梅建红
Original assignee: JIANGSU YONGCHANG NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU YONGCHANG NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-11-25
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2016-06-22

Abstract

一种锂电池正极片的配方及制备工艺，包括钴酸锂、导电剂、粘合剂、N-甲基吡咯烷酮和集流体，能满足制作锂电池正极片的基本要求，钴酸锂、导电剂和粘合剂混合形成混合物，混合物组成的质量分数为钴酸锂90%~98%，导电剂1%~5%，粘合剂1%~5%，N-甲基吡咯烷酮加入的量与钴酸锂和导电剂形成的干料的质量比为1:1.5~2.0。制作上述锂电池正极片，按照如下步骤：原料的预处理——干料球磨——初步混合——再次混合——真空混合——打磨过筛涂胶。本工艺干料球磨操作，提高了团聚作用和导电性，真空混合更有利于材料分散均匀。采用此方法制作形成正极片放电容量大，循环性能好。

Description

一种锂电池正极片的配方及制备工艺

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种锂电池正极片的配方及制备工艺。

背景技术

锂电池具有工作温度范围宽，放电电压平稳，自放电率低，使用寿命长等优点，已被广泛应用于各种领域，特别是航天航空、军事、长寿仪器仪表、物流追踪、汽车电子、移动数码产品等领域。近年来，随着科技不断发展，电子设备的功能不断升级，因此对锂电池的制作工艺提出了更高的要求，并已成为电池行业的重点研究方向。随着科技的发展，材料及人工费用的增加，为了免于后期返工麻烦，企业对产品的控制会有越来越高的要求。特别是在锂电池初级装配阶段，需要考虑各方面的问题。

因此，上述问题是在对锂电池正极片的制备过程中应当予以考虑并解决的问题。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种锂电池正极片的配方及制备工艺。

本发明的技术解决方案是：一种锂电池正极片的配方，包括钴酸锂、导电剂、粘合剂、N-甲基吡咯烷酮和集流体，钴酸锂、导电剂和粘合剂混合形成混合物，混合物组成的质量分数为钴酸锂90%~98%，导电剂1%~5%，粘合剂1%~5%，N-甲基吡咯烷酮加入的量与钴酸锂和导电剂形成的干料的质量比为1:1.5~2.0。

本发明的进一步改进在于：所述导电剂采用导电碳黑为原料，所述粘合剂采用聚偏二氟乙烯，所述集流体由铝箔或铝带制成。

制作上述的一种锂电池正极片，包括以下步骤：

a.原料的预处理：分别对钴酸锂、导电剂、粘合剂和N-甲基吡咯烷酮进行脱水处理；

b.干料球磨：将一定质量的钴酸锂和导电剂加入到料筒中进行球磨，球磨时间为1.5h~2.5h；

c.初步混合：将N-甲基吡咯烷酮加入到动力混合机中并加热到80℃，称取定量的粘合剂加入其中，进行共同搅拌；

d.再次混合：动力混合机接通冷却系统，将已经采用球磨处理后的干料平均分四次加入初步混合的混合物中，并同时根据浆料的材料需要和所需达到浓度添加N-甲基吡咯烷酮，添加结束一段时间后调节动力混合机进行高速搅拌；

e.真空混合：动力混合机接通真空泵，保证机身内部的真空度对混合物再搅拌；

f.打磨过筛涂胶：得到的正极料从动力混合机中取出进行胶体磨、过筛，并将得到的产物涂布在集流体上。

本发明的进一步改进在于：步骤a中原料的预处理具体操作为钴酸锂在温度为110~125℃，常压条件下进行烘烤1.5h~2.5h，导电剂在温度为190~210℃，常压条件下进行烘烤1.5h~2.5h，粘合剂在温度为120~140℃，常压条件下进行烘烤1.5h~2.5h，N-甲基吡咯烷酮使用干燥分子筛进行脱水处理。

本发明的进一步改进在于：步骤b中干料球磨的转速控制为50rmp~70rmp，搅拌115~125min，步骤c中初步混合控制动力混合机的转速为23rmp~28rmp，步骤d中再次混合前期控制动力混合机的转速为15rmp~22rmp，高速搅拌时控制动力混合机的转速为28rmp~35rmp，搅拌470min~490min，步骤e中真空混合控制动力混合机的转速为5rmp~13rmp，搅拌8min~15min。

本发明的进一步改进在于：步骤d中每次干料的加入间隔时间为28min~32min，干料添加结束后间隔25min~35min后采用高速搅拌。

本发明的有益效果是：本发明的原料的组合能满足制作锂电池正极片的基本要求，钴酸锂为正极材料为电池提供锂源，导电剂能提高正极材料的导电性，并提高正极片电解液的吸液量，增加反应界面，减少极化，而粘合剂用来提高导电剂、钴酸锂和集流体的粘合度。本工艺先使钴酸锂和导电剂形成的干料进行球磨，使干料能初步混合，钴酸锂和导电剂能更好地粘合在一起，提高了团聚作用和导电性，配成浆料后不会单独分布于粘合剂中，在搅拌过程中不同阶段采用不同的转速控制既能达到对混合物的搅拌效果，防止浆料沉淀加重从而导致材料的浪费，也不会对材料自身结构和设备造成过大的损伤，并在最后还采用真空混合的操作处理，机身内部的高真空环境有利于材料缝隙和地面的气体排出，降低液体吸附困难，原料在完全失重或重力减小的情况下分散更加均匀。采用此方法制作形成正极片放电容量大，循环性能好，并且此工艺简单，易于操作，采用此配方和工艺制作形成的正极电极片具有更好的使用效果。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

实施例1：本实施例提供一种锂电池正极片的配方，由以下具体质量百分比（%）组成：包括钴酸锂、导电剂、粘合剂、N-甲基吡咯烷酮和集流体，钴酸锂、导电剂和粘合剂混合形成混合物，混合物组成的质量分数为钴酸锂90%，导电剂5%，粘合剂5%，N-甲基吡咯烷酮加入的量与钴酸锂和导电剂形成的干料的质量比为1:1.5。

所述导电剂采用导电碳黑为原料，所述粘合剂采用聚偏二氟乙烯，所述集流体由铝箔或铝带制成。

根据上述含量来制备一种锂电池正极片，具体步骤如下：a.原料的预处理：分别对钴酸锂、导电剂、粘合剂和N-甲基吡咯烷酮进行脱水处理；

b.干料球磨：将一定质量的钴酸锂和导电剂加入到料筒中进行球磨，球磨时间为1.5h~2.5h，优选为2h；

步骤a中原料的预处理具体操作为钴酸锂在温度为110~125℃，优选为120℃，，常压条件下进行烘烤1.5h~2.5h，优选为2h，导电剂在温度为190~210℃，优选为200℃，常压条件下进行烘烤1.5h~2.5h，优选为2h，粘合剂在温度为120~140℃，优选为130℃，常压条件下进行烘烤1.5h~2.5h，优选为2h，N-甲基吡咯烷酮使用干燥分子筛进行脱水处理。步骤b中干料球磨的转速控制为50rmp~70rmp，优选为60rmp，搅拌115~125min，优选为120min，步骤c中初步混合控制动力混合机的转速为23rmp~28rmp，优选为25rmp，步骤d中再次混合前期控制动力混合机的转速为15rmp~22rmp，优选为20rmp，高速搅拌时控制动力混合机的转速为28rmp~35rmp，优选为30rmp，搅拌470min~490min，优选为480min，步骤e中真空混合控制动力混合机的转速为5rmp~13rmp，优选为10rmp，搅拌8min~15min，优选为10min。步骤d中每次干料的加入间隔时间为28min~32min，优选为30min，干料添加结束后间隔25min~35min，优选为30min后采用高速搅拌。

本实施例的有益效果是：本发明的原料的组合能满足制作锂电池正极片的基本要求，钴酸锂为正极材料为电池提供锂源，导电剂能提高正极材料的导电性，并提高正极片电解液的吸液量，增加反应界面，减少极化，而粘合剂用来提高导电剂、钴酸锂和集流体的粘合度。本工艺先使钴酸锂和导电剂形成的干料进行球磨，使干料能初步混合，钴酸锂和导电剂能更好地粘合在一起，提高了团聚作用和导电性，配成浆料后不会单独分布于粘合剂中，在搅拌过程中不同阶段采用不同的转速控制既能达到对混合物的搅拌效果，防止浆料沉淀加重从而导致材料的浪费，也不会对材料自身结构和设备造成过大的损伤，并在最后还采用真空混合的操作处理，机身内部的高真空环境有利于材料缝隙和地面的气体排出，降低液体吸附困难，原料在完全失重或重力减小的情况下分散更加均匀。采用此方法制作形成正极片放电容量大，循环性能好，并且此工艺简单，易于操作，采用此配方和工艺制作形成的正极电极片具有更好的使用效果。

实施例2：本实施例提供一种锂电池正极片的配方，与实施例1的不同仅在于：所述组成的质量百分数稍有不同。

钴酸锂98%，导电剂1%，粘合剂1%，N-甲基吡咯烷酮加入的量与钴酸锂和导电剂形成的干料的质量比为1:2.0。

实施例3：本实施例提供一种锂电池正极片的配方，与实施例1的不同仅在于：所述组成的质量百分数稍有不同，也是最优选择。

钴酸锂96%，导电剂2%，粘合剂2%，N-甲基吡咯烷酮加入的量与钴酸锂和导电剂形成的干料的质量比为1:1.8。

实施例1-3仅用于解释本发明，其中实施例3作为最优配方选择，并不对本发明的保护范围构成限定。

Claims

1.一种锂电池正极片的配方，其特征在于：包括钴酸锂、导电剂、粘合剂、N-甲基吡咯烷酮和集流体，钴酸锂、导电剂和粘合剂混合形成混合物，混合物组成的质量分数为钴酸锂90%~98%，导电剂1%~5%，粘合剂1%~5%，N-甲基吡咯烷酮加入的量与钴酸锂和导电剂形成的干料的质量比为1:1.5~2.0。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池正极片的配方，其特征在于：所述导电剂采用导电碳黑为原料，所述粘合剂采用聚偏二氟乙烯，所述集流体由铝箔或铝带制成。

3.制作权利要求1所述的一种锂电池正极片，其特征在于：包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种锂电池正极片的制备工艺，其特征在于：步骤a中原料的预处理具体操作为钴酸锂在温度为110~125℃，常压条件下进行烘烤1.5h~2.5h，导电剂在温度为190~210℃，常压条件下进行烘烤1.5h~2.5h，粘合剂在温度为120~140℃，常压条件下进行烘烤1.5h~2.5h，N-甲基吡咯烷酮使用干燥分子筛进行脱水处理。

5.根据权利要求3所述的一种锂电池正极片的制备工艺，其特征在于：步骤b中干料球磨的转速控制为50rmp~70rmp，搅拌115~125min，步骤c中初步混合控制动力混合机的转速为23rmp~28rmp，步骤d中再次混合前期控制动力混合机的转速为15rmp~22rmp，高速搅拌时控制动力混合机的转速为28rmp~35rmp，搅拌470min~490min，步骤e中真空混合控制动力混合机的转速为5rmp~13rmp，搅拌8min~15min。

6.根据权利要求3所述的一种锂电池正极片的制备工艺，其特征在于：步骤d中每次干料的加入间隔时间为28min~32min，干料添加结束后间隔25min~35min后采用高速搅拌。