CN106876715B - 一种含碳纳米管的正极浆料、其制备方法及用途 - Google Patents
一种含碳纳米管的正极浆料、其制备方法及用途 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106876715B CN106876715B CN201710203120.5A CN201710203120A CN106876715B CN 106876715 B CN106876715 B CN 106876715B CN 201710203120 A CN201710203120 A CN 201710203120A CN 106876715 B CN106876715 B CN 106876715B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stirring
- slurry
- positive electrode
- rpm
- dispersing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 80
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 title claims abstract description 80
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 80
- 239000006256 anode slurry Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 19
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 186
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 80
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims abstract description 44
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims abstract description 44
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 41
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 32
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 16
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 claims abstract description 8
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 18
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 8
- 239000006257 cathode slurry Substances 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 claims description 2
- 239000013543 active substance Substances 0.000 abstract description 11
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 abstract description 5
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 28
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 13
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 13
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 13
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 11
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 4
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005250 beta ray Effects 0.000 description 1
- UXGNZZKBCMGWAZ-UHFFFAOYSA-N dimethylformamide dmf Chemical compound CN(C)C=O.CN(C)C=O UXGNZZKBCMGWAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 230000035807 sensation Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/621—Binders
- H01M4/622—Binders being polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/621—Binders
- H01M4/622—Binders being polymers
- H01M4/623—Binders being polymers fluorinated polymers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明提供了一种均匀分散的含碳纳米管的正极浆料、其制备方法及在锂离子电池用途。本发明的方法包括：1)将聚偏二氟乙烯树脂与NMP混合，制成聚偏二氟乙烯胶液；2)将正极活性物质加入NMP中浸润，得到正极活性物质浸润液；3)将正极活性物质浸润液与碳纳米管导电浆料混合，得到正极浆料预分散液；4)将聚偏二氟乙烯胶液与正极浆料预分散液混合，搅拌分散，在只开启公转不开启自转的条件下搅拌稳定后得到含碳纳米管的正极浆料。本发明的正极浆料内各组分分散均匀性好，碳纳米管的分散均匀性高，避免了碳纳米管团聚过快的问题，也避免了锂离子电池正极浆料沉降速率过快的问题，提升采用该浆料制成的极片的导电性能。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池正极浆料制备领域，涉及一种正极浆料、其制备方法及用途，具体涉及一种均匀分散的含碳纳米管的正极浆料、其制备方法及在锂离子电池的用途。
背景技术
锂离子电池由于工作电压高、能量密度高、循环寿命长和对环境友好等优点，被广泛用于3C数码产品、电动汽车和军事航天等领域。
浆料的制备是锂电池生产环节的关键工序，浆料混合的均匀程度直接关系到后续各工序的制备工艺及电池性能。目前锂离子电池正极碳纳米管导电材料的匀浆方案采取：步骤一、聚偏氟乙烯胶液的制备；步骤二、锂离子电池浆料的制备：(1)聚偏氟乙烯胶液和碳纳米管导电浆料的混合；(2)第一次活性物质的加入；(3)第二次活性物质和第二次胶液的加入。因聚偏氟乙烯胶液和碳纳米管导电浆料胶液存在一定的协同作用，该磷酸铁锂电池浆料的碳纳米管分散工艺，不能完全保证碳纳米管导电材料的均一性，且活性物质分两次加入使操作繁琐且添加延长了浆料的搅拌时间。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种均匀分散的含碳纳米管的正极浆料、其制备方法及在锂离子电池的用途。采用本发明的方法制备得到的正极浆料均一稳定，其中的碳纳米管分散均匀，解决了现有技术因碳纳米管材料与聚偏二氟乙烯胶液的协同作用导致的活性物质浆料团聚、分散不均一的问题。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种含碳纳米管的正极浆料的制备方法(工艺流程图参见图1)，所述方法包括以下步骤：
S1、将聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride,PVDF)树脂与分散剂混合，得到聚偏二氟乙烯胶液；
S2、将正极活性物质加入到分散剂中进行浸润，得到正极活性物质浸润液；
S3、将正极活性物质浸润液与碳纳米管导电浆料混合，得到正极浆料预分散液；
S4、将S1得到的聚偏二氟乙烯胶液与S3得到的正极浆料预分散液混合，搅拌分散，在只开启公转不开启自转的条件下搅拌稳定后得到含碳纳米管的正极浆料。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
优选地，S1和S2所述的分散剂独立地选自N-甲基吡咯烷酮(1-Methyl-2-pyrrolidinone,NMP)、N,N-二甲基甲酰胺(N，N-dimetylformamide,DMF)或二甲基亚砜(Dimethyl sulfoxide,DMSO)中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，S1中，以所述聚偏二氟乙烯树脂和分散剂的总质量为100％计，聚偏二氟乙烯树脂与分散剂的质量比为(6％～10％):(90％～94％)，例如为6％:94％、7％:93％、7.5％:92.5％、8％:92％、8.5％:91.5％、9％:91％、9.3％:90.7％或10％:90％等，优选为8％:92％。
作为本发明所述方法的优选技术方案，S1所述混合的过程中包含搅拌分散的步骤，所述搅拌分散的步骤优选为：先在只开启公转不开启自转的条件下一次搅拌3min～5min，例如为3min、4min、4.5min或5min等，再在既开启公转又开启自转的条件下二次搅拌120min～150min，例如为120min、125min、130min、132min、135min、138min、140min、145min或150min等。
优选地，在此优选技术方案中，S1所述混合的过程中包含搅拌分散的步骤，且一次搅拌中，公转的转速为10rpm～15rpm，例如为10rpm、12rpm、13rpm、14rpm或15rpm等；二次搅拌中，公转的转速为20rpm～30rpm，例如为20rpm、22rpm、24rpm、25rpm、26rpm、27rpm、28rpm或30rpm等，自转的转速为2000rpm～2500rpm，例如为2000rpm、2100rpm、2150rpm、2200rpm、2250rpm、2300rpm、2400rpm或2500rpm等。
采用此优选技术方案提供的搅拌分散方式，可以使聚偏二氟乙烯树脂和分散剂之间达到更好的分散效果。
本发明中，所述“自转”指分散盘的旋转。
优选地，S2所述正极活性物质为磷酸铁锂、磷酸亚铁锂或三元材料中的任意一种或至少两种的组合，但并不限于上述列举的正极活性物质，其他本领域常用的正极活性物质也可用于本发明。
优选地，S2所述正极活性物质与分散剂的质量比为3:1～1:1，例如3:1、2.8:1、2.5:1、2.3:1、2:1、1.5:1、1.2:1或1:1等，优选为2:1。
作为本发明所述方法的优选技术方案，S2所述浸润的过程中包含搅拌分散的步骤，所述搅拌分散的步骤优选为：先在只开启公转不开启自转的条件下一次搅拌3min～5min，例如为3min、3.5min、4min或5min等，再在既开启公转又开启自转的条件下二次搅拌60min～80min，例如为60min、65min、70min、75min、78min或80min等。
优选地，在此优选技术方案中，S2所述浸润的过程中包含搅拌分散的步骤，且一次搅拌中，公转的转速为10rpm～15rpm，例如为10rpm、11rpm、13rpm、14rpm或15rpm等；二次搅拌中，公转的转速为20rpm～30rpm，例如为20rpm、22rpm、23rpm、25rpm、26rpm、28rpm或30rpm等，自转的转速为2000rpm～2500rpm，例如为2000rpm、2100rpm、2200rpm、2250rpm、2300rpm、2400rpm或2500rpm等。
采用此优选技术方案提供的搅拌分散方式，可以使分散剂对正极活性物质的浸润效果更佳。
优选地，S3所述碳纳米管导电浆料包括碳纳米管和N-甲基吡咯烷酮NMP。
优选地，S3所述碳纳米管导电浆料的质量浓度为4％～6％，例如为4％、4.2％、4.5％、4.7％、5％、5.3％、5.5％或6％等，优选为5％。
优选地，S3所述正极活性物质浸润液与碳纳米管导电浆料的质量比为9:1～5:1，例如为9:1、8.8:1、8.5:1、8.3:1、8:1、7.5:1、7:1、6.6:1、6.4:1、6.2:1、6:1、5.5:1或5:1等，优选为7:1。
作为本发明所述方法的优选技术方案，S3所述混合的过程中包含搅拌分散的步骤，所述搅拌分散的步骤优选为：在既开启公转又开启自转的条件下搅拌60min～80min，例如为60min、65min、70min、72min、75min、77min或80min等。
优选地，在此优选技术方案中，S3所述混合的过程中包含搅拌分散的步骤，且所述搅拌中，公转的转速为20rpm～30rpm，例如为20rpm、22rpm、24rpm、25rpm、26rpm、28rpm或30rpm等，自转的转速为2000rpm～2500rpm，例如为2000rpm、2100rpm、2200rpm、2300rpm、2350rpm、2400rpm或2500rpm等。
采用此优选技术方案提供的搅拌分散方式，可以使正极活性物质浸润液与碳纳米管导电浆料混合之间达到更好的分散效果。
优选地，S4所述搅拌分散的步骤为：在既开启公转又开启自转的条件下搅拌180min～200min，例如为180min、185min、190min、192min、196min或200min等。
优选地，S4所述搅拌分散的过程中，公转的转速为20rpm～30rpm，例如为20rpm、22rpm、24rpm、25rpm、27rpm、28rpm或30rpm等，自转的转速为2000rpm～2500rpm，例如为2000rpm、2150rpm、2300rpm、2400rpm、2450rpm或2500rpm等。
优选地，S4所述在只开启公转不开启自转的条件下搅拌稳定的时间为30min～60min，例如为30min、40min、42min、45min、50min、53min、55min、58min或60min等。
优选地，优选地，S4所述在只开启公转不开启自转的条件下搅拌稳定的过程中，公转的转速为10rpm～20rpm，例如为10rpm、12rpm、13rpm、15rpm、16rpm、18rpm、19rpm或20rpm等。
将前述得到的聚偏二氟乙烯胶液与正极浆料预分散液混合，并采用S4的搅拌分散方式，并配合在只开启公转不开启自转的条件下搅拌稳定，可最终获得均匀分散的含碳纳米管的正极浆料。
作为本发明所述方法的进一步优选技术方案，一种分散均匀的含碳纳米管的正极浆料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
S1、将聚偏二氟乙烯树脂与分散剂混合并搅拌分散，得到聚偏二氟乙烯胶液，且搅拌分散的步骤为：先以公转10rpm～15rpm的速率一次搅拌3min～5min；再以公转20rpm～30rpm且自转2000rpm～2500rpm的速率二次搅拌120min～150min；
S2、将正极活性物质加入到分散剂中进行浸润并搅拌分散，得到正极活性物质浸润液，且搅拌分散的步骤为：先以公转10rpm～15rpm的速率一次搅拌3min～5min；再以公转20rpm～30rpm且自转2000rpm～2500rpm的速率二次搅拌60min～80min；
S3、将正极活性物质浸润液与碳纳米管导电浆料混合并搅拌分散，得到正极浆料预分散液，且搅拌分散的步骤为：以公转20rpm～30rpm且自转2000rpm～2500rpm的速率搅拌60min～80min；
S4、将S1得到的聚偏二氟乙烯胶液与S3得到的正极浆料预分散液混合，以公转20rpm～30rpm且自转2000rpm～2500rpm的速率搅拌180min～200min，然后，以公转10rpm～20rpm的速率一次放置30min～60min，得到含碳纳米管的正极浆料。
第二方面，本发明提供如第一方面所述方法制备得到的正极浆料，所述正极浆料均一稳定，碳纳米管在所述正极浆料中分散均匀。
第三方面，本发明提供一种正极，制备所述正极的原料中包含第二方面所述的正极浆料。
第四方面，本发明提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包含第三方面所述的正极。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明通过对各物料的加入、混合顺序以及搅拌方案进行重新设计，提供了一种制备分散均匀的含碳纳米管的正极浆料的制备方法，采用本发明的方法可以显著提高各组分的分散性能。
更具体地，本发明的方法为：先采用单独的制胶工艺制备聚偏二氟乙烯胶液，再将经浸润的正极活性物质在碳纳米管导电浆料内进行预分散，最后将得到的预分散液在聚偏二氟乙烯胶液内进行充分分散，从而得到均一稳定的锂离子正极浆料。
(2)采用本发明的方法制备含碳纳米管的正极浆料，可显著改善碳纳米管的分散均匀性，避免了碳纳米管出现团聚过快的问题，也避免了锂离子电池正极浆料沉降速率过快的问题。同时由于正极浆料中的碳纳米管分散均匀，正极浆料涂布得到的锂离子电池极片比较光滑，避免电池极片存在明显颗粒感，并且使得极片的导电性能得以提升。
(3)采用本发明的浆料涂布制备电极片，涂布均一性高，涂布重量一致性Cov在0.40以下；而且涂布得到的电极片的电阻率在1.9*10-4以下，内阻在0.61mΩ以下；进一步采用本发明的电极片制成全电池并在1C/1C充放电进行循环测试，结果显示，循环2810次的容量保持率在83.8％以上，循环4000次的容量保持率在80.0％以上。
附图说明
图1是本发明制备含碳纳米管的正极浆料的工艺流程图；
图2是对比例1制备正极浆料的工艺流程图；
图3是采用实施例1得到的正极浆料制备的极片的SEM图；
图4是采用实施例2得到的正极浆料制备的极片的SEM图；
图5是采用实施例3得到的正极浆料制备的极片的SEM图；
图6是采用对比例1得到的正极浆料制备的极片的SEM图；
图7是采用对比例2得到的正极浆料制备的极片的SEM图；
图8是采用实施例1～5和对比例1的正极浆料涂布制成电极片并进一步制成电池后测试得到的循环性能曲线对比图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种均匀分散的含碳纳米管的正极浆料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将聚偏二氟乙烯树脂与N-甲基吡咯烷酮按质量比8:92混合，搅拌分散，制成聚偏二氟乙烯胶液；搅拌分散的步骤为：先以公转10rpm的速率搅拌3min；再以公转25rpm且分散搅拌(即自转)2000rpm的速率搅拌120min，达到搅拌分散的效果。
S2、按正极活性物质磷酸铁锂与N-甲基吡咯烷酮的质量比为2:1的比例，将正极活性物质加入N-甲基吡咯烷酮中浸润，搅拌分散，得到正极活性物质浸润液；搅拌分散的步骤为：先以公转10rpm的速率搅拌3min；再以公转25rpm且分散搅拌(自转)2000rpm的速率搅拌60min，达到搅拌分散的效果。
S3、将正极活性物质浸润液加入碳纳米管导电浆料(该导电浆料中，碳纳米管的质量浓度为5％)中，正极活性物质浸润液与碳纳米管导电浆料的质量比为7:1，搅拌分散，得到正极浆料预分散液；搅拌分散的步骤为：以公转25rpm且分散搅拌(即自转)2000rpm的速率搅拌60min，达到搅拌分散的效果。
S4、将S1所得聚偏二氟乙烯胶液加入S3所得正极浆料预分散液中，以公转25rpm且分散搅拌(即自转)2000rpm的速率搅拌180min进行混合搅拌分散，再在公转15rpm的速率下搅拌30min达到稳定后，得到均匀分散的含碳纳米管的正极浆料。
本实施例的正极浆料可用于制备正极，并进一步制备锂离子电池。
图3是采用本实施例得到的正极浆料制备的极片的SEM图，由图可以看出，该极片中的碳纳米管分散均匀，分散效果非常好。
采用本实施例的正极浆料涂布制备的极片的表面光滑且导电性好。
实施例2
一种均匀分散的含碳纳米管的正极浆料制备方法，包括如下步骤：
S1、将聚偏二氟乙烯树脂与N-甲基吡咯烷酮按质量比6:94混合，搅拌分散，制成聚偏二氟乙烯胶液；搅拌分散的步骤为：先以公转15rpm的速率搅拌5min；再以公转20rpm且分散搅拌(即自转)2500rpm的速率搅拌150min，达到搅拌分散的效果。
S2、按正极活性物质磷酸铁锂与N-甲基吡咯烷酮的质量比为2:1的比例，将正极活性物质加入N-甲基吡咯烷酮中浸润，搅拌分散，得到正极活性物质浸润液；搅拌分散的步骤为：先以公转15rpm的速率搅拌5min；再以公转20rpm且分散搅拌(自转)2500rpm的速率搅拌80min，达到搅拌分散的效果。
S3、将正极活性物质浸润液加入碳纳米管导电浆料(该导电浆料中，碳纳米管的质量浓度为5％)中，正极活性物质浸润液与碳纳米管导电浆料的质量比为7:1，搅拌分散，得到正极浆料预分散液；搅拌分散的步骤为：以公转20rpm且分散搅拌(即自转)2500rpm的速率搅拌80min，达到搅拌分散的效果。
S4、将S1所得聚偏二氟乙烯胶液加入S3所得正极浆料预分散液中，以公转20rpm且分散搅拌(即自转)2500rpm的速率搅拌180min进行混合搅拌分散，再在公转10rpm的速率下搅拌60min达到稳定后，得到均匀分散的含碳纳米管的正极浆料。
图4是采用本实施例得到的正极浆料制备的极片的SEM图，由图可以看出，该极片中的碳纳米管分散均匀，分散效果很好。
采用本实施例的正极浆料涂布制备的极片的表面光滑且导电性好。
实施例3
一种均匀分散的含碳纳米管的正极浆料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将聚偏二氟乙烯树脂与N-甲基吡咯烷酮按质量比10:90混合，搅拌分散，制成聚偏二氟乙烯胶液；搅拌分散的步骤为：先以公转13rpm的速率搅拌4min；再以公转30rpm且分散搅拌(即自转)2300rpm的速率搅拌130min，达到搅拌分散的效果。
S2、按正极活性物质磷酸铁锂与N-甲基吡咯烷酮的质量比为2:1的比例，将正极活性物质加入N-甲基吡咯烷酮中浸润，搅拌分散，得到正极活性物质浸润液；搅拌分散的步骤为：先以公转13rpm的速率搅拌4min；再以公转30rpm、且分散搅拌(自转)2300rpm的速率搅拌70min，达到搅拌分散的效果。
S3、将正极活性物质浸润液加入碳纳米管导电浆料(该导电浆料中，碳纳米管的质量浓度为5％)中，正极活性物质浸润液与碳纳米管导电浆料的质量比为7:1，搅拌分散，得到正极浆料预分散液；搅拌分散的步骤为：以公转30rpm且分散搅拌(即自转)2300rpm的速率搅拌70min，达到搅拌分散的效果。
S4、将S1所得聚偏二氟乙烯胶液加入S3所得正极浆料预分散液中，以公转30rpm且分散搅拌(即自转)2300rpm的速率搅拌170min进行混合搅拌分散，再在公转20rpm的速率下搅拌50min达到稳定后，得到均匀分散的含碳纳米管的正极浆料。
本实施例的正极浆料可用于制备正极，并进一步制备锂离子电池。
图5是采用本实施例得到的正极浆料制备的极片的SEM图，由图可以看出，该极片中的碳纳米管分散均匀，分散效果很好。
采用本实施例的正极浆料涂布制备的极片的表面光滑且导电性好。
实施例4
一种均匀分散的含碳纳米管的正极浆料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将聚偏二氟乙烯树脂与N,N-二甲基甲酰胺DMF按质量比7:93混合，搅拌分散，制成聚偏二氟乙烯胶液；搅拌分散的步骤为：先以公转12rpm的速率搅拌5min；再以公转28rpm且分散搅拌(即自转)2150rpm的速率搅拌140min，达到搅拌分散的效果。
S2、按正极活性物质磷酸铁锂与DMF的质量比为2:1的比例，将正极活性物质加入DMF中浸润，搅拌分散，得到正极活性物质浸润液；搅拌分散的步骤为：先以公转13rpm的速率搅拌3min；再以公转26rpm且分散搅拌(自转)2350rpm的速率搅拌75min，达到搅拌分散的效果。
S3、将正极活性物质浸润液加入碳纳米管导电浆料(该导电浆料中，碳纳米管的质量浓度为4％)中，正极活性物质浸润液与碳纳米管导电浆料的质量比为8:1，搅拌分散，得到正极浆料预分散液；搅拌分散的步骤为：以公转20rpm且分散搅拌(即自转)2300rpm的速率搅拌70min，达到搅拌分散的效果。
S4、将S1所得聚偏二氟乙烯胶液加入S3所得正极浆料预分散液中，以公转25rpm且分散搅拌(即自转)2000rpm的速率搅拌175min进行混合搅拌分散，再在公转14rpm的速率下搅拌45min达到稳定后，得到均匀分散的含碳纳米管的正极浆料。
本实施例的正极浆料可用于制备正极，并进一步制备锂离子电池。
经SEM表征，采用本实施例的正极浆料制备的极片中的碳纳米管分散均匀，分散效果好。
采用本实施例的正极浆料涂布制备的极片的表面光滑且导电性好。
实施例5
一种均匀分散的含碳纳米管的正极浆料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将聚偏二氟乙烯树脂与二甲基亚砜DMSO按质量比7:93混合，搅拌分散，制成聚偏二氟乙烯胶液；搅拌分散的步骤为：先以公转13rpm的速率搅拌3.5min；再以公转26rpm且分散搅拌(即自转)2250rpm的速率搅拌145min，达到搅拌分散的效果。
S2、按正极活性物质磷酸铁锂与DMSO的质量比为2:1的比例，将正极活性物质加入DMSO中浸润，搅拌分散，得到正极活性物质浸润液；搅拌分散的步骤为：先以公转10rpm的速率搅拌4.5min；再以公转29rpm且分散搅拌(自转)2440rpm的速率搅拌70min，达到搅拌分散的效果。
S3、将正极活性物质浸润液加入碳纳米管导电浆料(该导电浆料中，碳纳米管的质量浓度为6％)中，正极活性物质浸润液与碳纳米管导电浆料的质量比为5:1，搅拌分散，得到正极浆料预分散液；搅拌分散的步骤为：以公转30rpm且分散搅拌(即自转)2100rpm的速率搅拌75min，达到搅拌分散的效果。
S4、将S1所得聚偏二氟乙烯胶液加入S3所得正极浆料预分散液中，以公转22rpm且分散搅拌(即自转)2400rpm的速率搅拌160min进行混合搅拌分散，再在公转15rpm的速率下搅拌45min达到稳定后，得到均匀分散的含碳纳米管的正极浆料。
本实施例的正极浆料可用于制备正极，并进一步制备锂离子电池。
经SEM表征，采用本实施例的正极浆料制备的极片中的碳纳米管分散均匀，分散效果好。
采用本实施例的正极浆料涂布制备的极片的表面光滑且导电性好。
对比例1
本对比例提供一种含碳纳米管的锂离子电池正极浆料的制备方法(工艺流程图参见图2)，包括如下步骤：
S1、将聚偏二氟乙烯树脂与N-甲基吡咯烷酮按质量比8:92混合，搅拌分散，制成聚偏二氟乙烯胶液(命名为S1溶液)；搅拌分散的步骤为：先以公转10rpm的速率搅拌3min；再以公转25rpm、分散搅拌2000rpm的速率搅拌120min，达到搅拌分散的效果。
S2、向碳纳米管浆料中加入50％的S1溶液，搅拌分散，得到导电胶液；搅拌分散的步骤为：以公转25rpm、分散搅拌2000rpm的速率搅拌60min，达到搅拌分散的效果。
S3、将50％正极活性物质加入经S2得到的导电胶液中，搅拌分散，得到正极材料预分散浆料，搅拌分散的步骤为：先以公转25rpm、分散搅拌2000rpm的速率搅拌60min。
S4、将剩余的50％正极活性物质与剩余的50％S1胶液加入到经S3得到的正极材料预分散浆料中，再以25rpm，2000rpm的速率搅拌90min，达到搅拌分散的效果，再以15rpm的速率下搅拌30min达到稳定后，得到含碳纳米管的正极浆料。
图6是采用对比例1得到的含碳纳米管的正极浆料制备的极片的SEM图，由图可以看出，碳纳米管的分散性差，团聚严重。
对比例2
除S1、S2、S3的搅拌分散为下述内容外，其他制备方法和条件与实施例3相同。
S1搅拌分散的过程为：以2300rpm的速率搅拌130min；
S2搅拌分散的过程为：以2300rpm的速率搅拌70min；
S3搅拌分散的过程为：以2300rpm的速率搅拌70min。
图7是采用对比例2得到的正极浆料制备的极片的SEM图，由图可以看出，制备的极片中碳纳米管的分散性差，团聚严重。
对实施例1～5和对比例1～2所得的正极浆料进行涂布，得到极片进行重量一致性测试，测试方法为：调取涂布机β-ray检测记录数据，结果见表1。
对实施例1～5和对比例1～2所得的正极浆料涂布极片，并对所得极片进行导电性能测试，测试方法为：用四探针检测仪对负极极片进行电阻率测试，结果见表1。
对实施例1～5和对比例1～2所得的正极浆料做成全电池进行内阻测试，测试方法为：采取常规电压内阻测试仪对完成化成后电池进行内阻测试，结果见表1。
将实施例1～5和对比例1～2所得的正极浆料进行涂布，并制成锂离子电池进行电化学性能测试，测试条件为在室温条件，采取1C/1C充放电进行循环测试，测试结果见表1及图8。
表1
由上述测试结果可知，采用本发明所述制备方法所得的锂离子电池正极浆料中，各组分的分散性能好，涂布重量Cov优异，导电性能优异，采用所得锂离子电池正极浆料制得的锂离子电池的电池循环次数高，容量保持率高。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种含碳纳米管的正极浆料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、将聚偏二氟乙烯PVDF树脂与分散剂混合并搅拌分散，所述聚偏二氟乙烯树脂与分散剂的质量比为(6％～10％):(90％～94％)，且搅拌分散的步骤为：先以公转10rpm～15rpm的速率一次搅拌3min～5min，再以公转20rpm～30rpm且自转2000rpm～2500rpm的速率二次搅拌120min～150min，得到聚偏二氟乙烯胶液；
S2、将正极活性物质加入到分散剂中进行浸润并搅拌分散，所述正极活性物质与分散剂的质量比为3:1～1:1，得到正极活性物质浸润液，且搅拌分散的步骤为：先以公转10rpm～15rpm的速率一次搅拌3min～5min，再以公转20rpm～30rpm且自转2000rpm～2500rpm的速率二次搅拌60min～80min；
S3、将正极活性物质浸润液与质量浓度为4％～6％的碳纳米管导电浆料按照质量比9:1～5:1，以公转20rpm～30rpm且自转2000rpm～2500rpm的速率搅拌混合60min～80min，得到正极浆料预分散液；
S4、将S1得到的聚偏二氟乙烯胶液与S3得到的正极浆料预分散液混合，以公转20rpm～30rpm且自转2000rpm～2500rpm的速率搅拌180min～200min，然后，以公转10rpm～20rpm的速率一次放置30min～60min，得到含碳纳米管的正极浆料；
S3所述碳纳米管导电浆料包括碳纳米管和N-甲基吡咯烷酮NMP。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1和S2所述的分散剂独立地选自N-甲基吡咯烷酮NMP、N,N-二甲基甲酰胺DMF或二甲基亚砜DMSO中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中，以所述聚偏二氟乙烯树脂和分散剂的总质量为100％计，聚偏二氟乙烯树脂与分散剂的质量比为8％:92％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2所述正极活性物质为磷酸铁锂或三元材料中的任意一种或两种的组合。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2所述正极活性物质与分散剂的质量比为2:1。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S3所述碳纳米管导电浆料的质量浓度为5％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S3所述正极活性物质浸润液与碳纳米管导电浆料的质量比为7:1。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的方法制备得到的正极浆料，所述正极浆料中的碳纳米管分散均匀。
9.一种正极，其特征在于，制备所述正极的原料中包含权利要求8所述的正极浆料。
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包含权利要求9所述的正极。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710203120.5A CN106876715B (zh) | 2017-03-30 | 2017-03-30 | 一种含碳纳米管的正极浆料、其制备方法及用途 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710203120.5A CN106876715B (zh) | 2017-03-30 | 2017-03-30 | 一种含碳纳米管的正极浆料、其制备方法及用途 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106876715A CN106876715A (zh) | 2017-06-20 |
| CN106876715B true CN106876715B (zh) | 2020-03-17 |
Family
ID=59161156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710203120.5A Active CN106876715B (zh) | 2017-03-30 | 2017-03-30 | 一种含碳纳米管的正极浆料、其制备方法及用途 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106876715B (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107834019B (zh) * | 2017-11-02 | 2020-03-17 | 沈阳国科金能科技有限公司 | 一种高固含量的电池浆料制备方法 |
| CN108321340A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-07-24 | 北京国能电池科技股份有限公司 | 陶瓷浆料的搅拌方法 |
| CN109786740B (zh) * | 2018-12-20 | 2021-07-02 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 锂电池正极浆料的制备方法 |
| CN111640907B (zh) * | 2020-05-29 | 2023-05-05 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 一种锂离子电池正极浆料及其制备方法和制备过程使用的搅拌缸 |
| CN111628175B (zh) * | 2020-06-05 | 2021-07-20 | 淮北市吉耐新材料科技有限公司 | 一种基于碳纳米管的导电浆料及其制备工艺 |
| CN112701240A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-23 | 湖北亿纬动力有限公司 | 一种正极浆料的制备方法及正极浆料 |
| CN113036085A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-06-25 | 湖北亿纬动力有限公司 | 一种正极极片及其制备方法和应用 |
| CN115181227A (zh) * | 2021-12-18 | 2022-10-14 | 常州天奈材料科技有限公司 | 一种聚合物的制备方法及其应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101521271A (zh) * | 2008-02-26 | 2009-09-02 | 比亚迪股份有限公司 | 一种锂离子电池负极浆料和负极的制备方法 |
| CN102757700A (zh) * | 2012-07-25 | 2012-10-31 | 山东精工电子科技有限公司 | 一种锂离子电池正极功能涂层及其制备方法 |
| CN103606650A (zh) * | 2013-11-30 | 2014-02-26 | 东莞市金源电池科技有限公司 | 一种锂离子电池浆料的碳纳米管分散工艺 |
| CN105470512A (zh) * | 2016-01-15 | 2016-04-06 | 河南比得力高新能源科技有限公司 | 一种动力锂离子电池的浆料制备工艺 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1609854B1 (en) * | 2001-02-14 | 2008-04-30 | Sysmex Corporation | Method for determining activity of cell cycle regulatory factor and method for diagnosing cancer using the same |
-
2017
- 2017-03-30 CN CN201710203120.5A patent/CN106876715B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101521271A (zh) * | 2008-02-26 | 2009-09-02 | 比亚迪股份有限公司 | 一种锂离子电池负极浆料和负极的制备方法 |
| CN102757700A (zh) * | 2012-07-25 | 2012-10-31 | 山东精工电子科技有限公司 | 一种锂离子电池正极功能涂层及其制备方法 |
| CN103606650A (zh) * | 2013-11-30 | 2014-02-26 | 东莞市金源电池科技有限公司 | 一种锂离子电池浆料的碳纳米管分散工艺 |
| CN105470512A (zh) * | 2016-01-15 | 2016-04-06 | 河南比得力高新能源科技有限公司 | 一种动力锂离子电池的浆料制备工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106876715A (zh) | 2017-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106876715B (zh) | 一种含碳纳米管的正极浆料、其制备方法及用途 | |
| CN107834019B (zh) | 一种高固含量的电池浆料制备方法 | |
| CN108305987B (zh) | 锂离子电池负极浆料的配料工艺、锂离子电池负极片及锂离子电池 | |
| Hu et al. | Understanding of pre-lithiation of poly (acrylic acid) binder: striking the balances between the cycling performance and slurry stability for silicon-graphite composite electrodes in Li-ion batteries | |
| He et al. | Cyanoethylated carboxymethyl chitosan as water soluble binder with enhanced adhesion capability and electrochemical performances for LiFePO4 cathode | |
| CN101752548B (zh) | 导电剂分散液和电极浆料和电极与电池及其制备方法 | |
| WO2017031885A1 (zh) | 一种锂电池负极浆料的制备方法 | |
| CN102569896B (zh) | 一种锂离子二次电池及其制备方法 | |
| CN106654166A (zh) | 锂离子电池正极浆料的匀浆工艺及正极极片、锂离子电池 | |
| WO2017032154A1 (zh) | 一种锂电池石墨负极浆料的制备方法 | |
| CN108281640B (zh) | 锂离子电池正极浆料的配料工艺、锂离子电池正极片及锂离子电池 | |
| CN111628137B (zh) | 一种负极浆料及其制备方法和用途 | |
| EP4116355A1 (en) | Composite polymer, and preparation method therefor and application thereof | |
| CN112271285A (zh) | 一种锂离子电池正极浆料的制备工艺 | |
| CN112687881B (zh) | 一种氟氧化铁正极材料及其制备方法与锂离子电池 | |
| CN112234199A (zh) | 锂离子电池正极浆料及其制备方法和锂离子电池正极片 | |
| CN106299250A (zh) | 一种电极浆料的制备方法 | |
| CN111834619B (zh) | 一种正极浆料及其制备方法和用途 | |
| CN112582612A (zh) | 一种锂离子电池正极浆料及其制备方法 | |
| Yang et al. | Poly (acrylic acid) locally enriched in slurry enhances the electrochemical performance of the SiO x lithium-ion battery anode | |
| CN104466182A (zh) | 一种氮掺杂纳米碳包覆/氧化改性石墨复合材料及其制备方法 | |
| CN111446423B (zh) | 一种锂离子电池电极材料及其制备方法、锂离子电池 | |
| CN113540463A (zh) | 分散剂、正极浆料及锂离子电池 | |
| CN116535598B (zh) | 一种分散剂及其制备方法和在锂离子电池正极匀浆的应用 | |
| CN116130758B (zh) | 一种致密聚合物基固态锂电池用的电解质 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 448000, Hubei Jingmen high tech Zone Administrative office building, seven floor, Hubei Kimcheon New Material Co., Ltd. Jingmen Patentee after: Hubei EVE Power Co.,Ltd. Address before: 448000, Hubei Jingmen high tech Zone Administrative office building, seven floor, Hubei Kimcheon New Material Co., Ltd. Jingmen Patentee before: HUBEI JINQUAN NEW MATERIAL CO.,LTD. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |