CN107579205A - 一种锂电池正极片的配方及制备工艺 - Google Patents

一种锂电池正极片的配方及制备工艺 Download PDF

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陈家兵
张银鹏
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Abstract

本发明公开了一种锂电池正极片的配方及制备工艺，包括原料和辅料；所述原料组分及重量份数配比为：钴酸锂60%‑‑68%、锰尖晶石氧化物22.5%‑‑33.5%和导电剂4%‑‑5%；所述辅料组分及重量份数配比为：N‑甲基吡咯烷酮1.5%‑‑2.5%和PVDF粘合剂1%‑‑2%，以及制备工艺包括以下步骤：S1、原料预处理；S2、PVDF粘合剂搅拌处理；S3、导电剂搅拌处理；S4、钴酸锂和锰尖晶石氧化物搅拌处理和S5、添加N‑甲基吡咯烷酮调整。该锂电池正极片的配方及制备工艺，满足了锂离子电池的基本要求，极大的提高了电池的稳定性，降低了环境污染问题，提高了工作电压，本发明工艺简单，方便操作，避免了给使用者造成一定的麻烦，从而实现充电时间的大大缩短与使用效率的提高。

Description

一种锂电池正极片的配方及制备工艺
技术领域
本发明涉及锂电池正极片技术领域，具体为一种锂电池正极片的配方及制备工艺。
背景技术
锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。
随着环境污染问题日益严重，环境友好的锂离子电池、贮氢电池等新型电池产业迅速崛起，而Ni-Cd电池以及广泛应用在电动自行车上的铅酸电池等产生二次污染的电池也必将逐渐退出历史舞台。目前对新型电池的研究主要可分为基础研究领域与应用研究领域，镍氢电池和锂离子电池是目前发展较快的两种电池。由氢离子和金属镍合成的镍氢电池拥有较高的电量储存能力，但镍氢电池有记忆效应，必须进行定期的放电管理，给使用者造成一定的麻烦。而由锂金属或锂合金与非水电解质溶液的锂离子电池没有记忆效应，导致充电时间长和使用效率降低，降低了产品寿命使用成本。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种锂电池正极片的配方及制备工艺，解决了给使用者造成一定的麻烦，导致充电时间长和使用效率降低，降低了产品寿命使用成本的问题。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种锂电池正极片的配方，包括原料和辅料；所述原料组分及重量份数配比为：钴酸锂60%--68%、锰尖晶石氧化物22.5%--33.5%和导电剂4%--5%。
所述辅料组分及重量份数配比为：N-甲基吡咯烷酮1.5%--2.5%和PVDF粘合剂1%--2%。
本发明还公开了一种锂电池正极片制备工艺，包括以下步骤：
S1、原料预处理：将准备好的原料（钴酸锂60%--68%、锰尖晶石氧化物22.5%--33.5%和导电剂4%--5%）和辅料（N-甲基吡咯烷酮1.5%--2.5%和PVDF粘合剂1%--2%）均先进行脱水，在进行烘干处理；
S2、PVDF粘合剂搅拌处理：将N-甲基吡咯烷酮与烘干后的PVDF粘合剂倒入搅拌桶内部，以10/1000rpm低速搅拌5～10分钟，打开搅料桶，用硅胶板刮把粘在搅拌桨上的PVDF粘合剂刮进搅拌桶，以25/2500rpm高速搅拌3～3.5小时，真空度保持在-0.08～-0.09Mpa；
S3、导电剂搅拌处理：把烘烤后的导电剂加入搅拌桶，以10/1000rpm低速搅拌5～10分钟，打开搅料桶，用硅胶板刮把粘在搅拌桨上的导电剂刮进搅拌桶，以25/2500rpm高速搅拌2～2.5小时，真空度保持在-0.08～-0.09Mpa；
S4、钴酸锂和锰尖晶石氧化物搅拌处理：把烘烤后的钴酸锂和锰尖晶石氧化物入搅拌桶，以10/1000rpm低速搅拌5～10分钟，打开搅料桶，用硅胶板刮把粘在搅拌桨上的干粉料刮进搅拌桶，以25/2500rpm高速搅拌4～4.5小时，真空度保持在-0.08～-0.09Mpa；
S5、添加N-甲基吡咯烷酮调整：添加N-甲基吡咯烷酮调整固含量至工艺要求范围，以25/2500rpm高速搅拌40～50分钟，补加N-甲基吡咯烷酮微调固含量与粘度至工艺要求，以25/2500rpm高速搅拌20～30分钟，搅拌过程真空度保持在-0.08～-0.09Mpa。
优选的，所述操作过程中的环境温度为20℃，环境湿度小于等于30%，并且出料粘度为7500～8500mPa.s。
优选的，在S2、S3和S4中，搅拌的设备采用型号为XYMZH-80L行星搅拌机，在S5中，所用到的设备为旋转粘度计和电子天平。
优选的，在S1中，钴酸锂和锰尖晶石氧化物脱水一般用120℃常压烘烤1.5～2.2小时，导电剂脱水一般用200℃常压烘烤1.5～2.2小时，粘合剂脱水一般用120～140℃常压烘烤1.5～2.2小时，烘烤温度视分子量的大小决定，N-甲基吡咯烷酮脱水使用干燥分子筛脱水或采用特殊取料设施，直接使用。
（三）有益效果
本发明提供了一种锂电池正极片的配方及制备工艺。具备以下有益效果：该锂电池正极片的配方及制备工艺，通过原料组分及重量份数配比为：钴酸锂60%--68%、锰尖晶石氧化物22.5%--33.5%和导电剂4%--5%，辅料组分及重量份数配比为：N-甲基吡咯烷酮1.5%--2.5%和PVDF粘合剂1%--2%，满足了锂离子电池的基本要求，并在其中加入了锰尖晶石氧化物，极大的提高了电池的稳定性，降低了环境污染问题，提高了工作电压，拥有较高的电量储存能力，以及制备工艺包括以下步骤：S1、原料预处理；S2、PVDF粘合剂搅拌处理；S3、导电剂搅拌处理；S4、钴酸锂和锰尖晶石氧化物搅拌处理和S5、添加N-甲基吡咯烷酮调整，通过对原料和辅料的充分搅拌，既可以对原料和辅料达到很好的反应还可以提高分散的均匀性，并且本发明工艺简单，方便操作，避免了给使用者造成一定的麻烦，从而实现充电时间的大大缩短与使用效率的提高，提高了产品寿命使用成本。
具体实施方式
所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
基于背景技术存在的技术问题，本发明提供一种技术方案：一种锂电池正极片的配方，包括原料和辅料；所述原料组分及重量份数配比为：钴酸锂60%、锰尖晶石氧化物22.5%和导电剂4%。
所述辅料组分及重量份数配比为：N-甲基吡咯烷酮1.5%和PVDF粘合剂1%。
本发明还公开了一种锂电池正极片制备工艺，包括以下步骤：
S1、原料预处理：将准备好的原料（钴酸锂60%、锰尖晶石氧化物22.5%和导电剂4%）和辅料（N-甲基吡咯烷酮1.5%和PVDF粘合剂1%）均先进行脱水，在进行烘干处理；
S2、PVDF粘合剂搅拌处理：将N-甲基吡咯烷酮与烘干后的PVDF粘合剂倒入搅拌桶内部，以10/1000rpm低速搅拌5分钟，打开搅料桶，用硅胶板刮把粘在搅拌桨上的PVDF粘合剂刮进搅拌桶，以25/2500rpm高速搅拌3小时，真空度保持在-0.08Mpa；
S3、导电剂搅拌处理：把烘烤后的导电剂加入搅拌桶，以10/1000rpm低速搅拌5分钟，打开搅料桶，用硅胶板刮把粘在搅拌桨上的导电剂刮进搅拌桶，以25/2500rpm高速搅拌2小时，真空度保持在-0.08Mpa；
S4、钴酸锂和锰尖晶石氧化物搅拌处理：把烘烤后的钴酸锂和锰尖晶石氧化物入搅拌桶，以10/1000rpm低速搅拌5分钟，打开搅料桶，用硅胶板刮把粘在搅拌桨上的干粉料刮进搅拌桶，以25/2500rpm高速搅拌4小时，真空度保持在-0.08Mpa；
S5、添加N-甲基吡咯烷酮调整：添加N-甲基吡咯烷酮调整固含量至工艺要求范围，以25/2500rpm高速搅拌40分钟，补加N-甲基吡咯烷酮微调固含量与粘度至工艺要求，以25/2500rpm高速搅拌20分钟，搅拌过程真空度保持在-0.08Mpa。
实施例二
基于背景技术存在的技术问题，本发明提供一种技术方案：一种锂电池正极片的配方，包括原料和辅料；所述原料组分及重量份数配比为：钴酸锂64%、锰尖晶石氧化物28%和导电剂4.5%。
所述辅料组分及重量份数配比为：N-甲基吡咯烷酮2%和PVDF粘合剂1.5%。
本发明还公开了一种锂电池正极片制备工艺，包括以下步骤：
S1、原料预处理：将准备好的原料（钴酸锂64%、锰尖晶石氧化物28%和导电剂4.5%）和辅料（N-甲基吡咯烷酮2%和PVDF粘合剂1.5%）均先进行脱水，在进行烘干处理；
S2、PVDF粘合剂搅拌处理：将N-甲基吡咯烷酮与烘干后的PVDF粘合剂倒入搅拌桶内部，以10/1000rpm低速搅拌7.5分钟，打开搅料桶，用硅胶板刮把粘在搅拌桨上的PVDF粘合剂刮进搅拌桶，以25/2500rpm高速搅拌3.25小时，真空度保持在-0.085Mpa；
S3、导电剂搅拌处理：把烘烤后的导电剂加入搅拌桶，以10/1000rpm低速搅拌7.5分钟，打开搅料桶，用硅胶板刮把粘在搅拌桨上的导电剂刮进搅拌桶，以25/2500rpm高速搅拌2.25小时，真空度保持在-0.085Mpa；
S4、钴酸锂和锰尖晶石氧化物搅拌处理：把烘烤后的钴酸锂和锰尖晶石氧化物入搅拌桶，以10/1000rpm低速搅拌7分钟，打开搅料桶，用硅胶板刮把粘在搅拌桨上的干粉料刮进搅拌桶，以25/2500rpm高速搅拌4.25小时，真空度保持在-0.085Mpa；
S5、添加N-甲基吡咯烷酮调整：添加N-甲基吡咯烷酮调整固含量至工艺要求范围，以25/2500rpm高速搅拌45分钟，补加N-甲基吡咯烷酮微调固含量与粘度至工艺要求，以25/2500rpm高速搅拌25分钟，搅拌过程真空度保持在-0.085Mpa。
实施例三
基于背景技术存在的技术问题，本发明提供一种技术方案：一种锂电池正极片的配方，包括原料和辅料；所述原料组分及重量份数配比为：钴酸锂68%、锰尖晶石氧化物33.5%和导电剂5%。
所述辅料组分及重量份数配比为：N-甲基吡咯烷酮2.5%和PVDF粘合剂2%。
本发明还公开了一种锂电池正极片制备工艺，包括以下步骤：
S1、原料预处理：将准备好的原料（钴酸锂68%、锰尖晶石氧化物33.5%和导电剂5%）和辅料（N-甲基吡咯烷酮2.5%和PVDF粘合剂2%）均先进行脱水，在进行烘干处理；
S2、PVDF粘合剂搅拌处理：将N-甲基吡咯烷酮与烘干后的PVDF粘合剂倒入搅拌桶内部，以10/1000rpm低速搅拌10分钟，打开搅料桶，用硅胶板刮把粘在搅拌桨上的PVDF粘合剂刮进搅拌桶，以25/2500rpm高速搅拌3.5小时，真空度保持在-0.09Mpa；
S3、导电剂搅拌处理：把烘烤后的导电剂加入搅拌桶，以10/1000rpm低速搅拌10分钟，打开搅料桶，用硅胶板刮把粘在搅拌桨上的导电剂刮进搅拌桶，以25/2500rpm高速搅拌2.5小时，真空度保持在-0.09Mpa；
S4、钴酸锂和锰尖晶石氧化物搅拌处理：把烘烤后的钴酸锂和锰尖晶石氧化物入搅拌桶，以10/1000rpm低速搅拌10分钟，打开搅料桶，用硅胶板刮把粘在搅拌桨上的干粉料刮进搅拌桶，以25/2500rpm高速搅拌4.5小时，真空度保持在-0.09Mpa；
S5、添加N-甲基吡咯烷酮调整：添加N-甲基吡咯烷酮调整固含量至工艺要求范围，以25/2500rpm高速搅拌50分钟，补加N-甲基吡咯烷酮微调固含量与粘度至工艺要求，以25/2500rpm高速搅拌30分钟，搅拌过程真空度保持在-0.09Mpa。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种锂电池正极片的配方，其特征在于，包括原料和辅料；所述原料组分及重量份数配比为：钴酸锂60%--68%、锰尖晶石氧化物22.5%--33.5%和导电剂4%--5%；
所述辅料组分及重量份数配比为：N-甲基吡咯烷酮1.5%--2.5%和PVDF粘合剂1%--2%。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池正极片制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、原料预处理：将准备好的原料（钴酸锂60%--68%、锰尖晶石氧化物22.5%--33.5%和导电剂4%--5%）和辅料（N-甲基吡咯烷酮1.5%--2.5%和PVDF粘合剂1%--2%）均先进行脱水，在进行烘干处理；
S2、PVDF粘合剂搅拌处理：将N-甲基吡咯烷酮与烘干后的PVDF粘合剂倒入搅拌桶内部，以10/1000rpm低速搅拌5～10分钟，打开搅料桶，用硅胶板刮把粘在搅拌桨上的PVDF粘合剂刮进搅拌桶，以25/2500rpm高速搅拌3～3.5小时，真空度保持在-0.08～-0.09Mpa；
S3、导电剂搅拌处理：把烘烤后的导电剂加入搅拌桶，以10/1000rpm低速搅拌5～10分钟，打开搅料桶，用硅胶板刮把粘在搅拌桨上的导电剂刮进搅拌桶，以25/2500rpm高速搅拌2～2.5小时，真空度保持在-0.08～-0.09Mpa；
S4、钴酸锂和锰尖晶石氧化物搅拌处理：把烘烤后的钴酸锂和锰尖晶石氧化物入搅拌桶，以10/1000rpm低速搅拌5～10分钟，打开搅料桶，用硅胶板刮把粘在搅拌桨上的干粉料刮进搅拌桶，以25/2500rpm高速搅拌4～4.5小时，真空度保持在-0.08～-0.09Mpa；
S5、添加N-甲基吡咯烷酮调整：添加N-甲基吡咯烷酮调整固含量至工艺要求范围，以25/2500rpm高速搅拌40～50分钟，补加N-甲基吡咯烷酮微调固含量与粘度至工艺要求，以25/2500rpm高速搅拌20～30分钟，搅拌过程真空度保持在-0.08～-0.09Mpa。
3.根据权利要求2所述的一种锂电池正极片制备工艺，其特征在于：所述操作过程中的环境温度为20℃，环境湿度小于等于30%，并且出料粘度为7500～8500mPa.s。
4.根据权利要求2所述的一种锂电池正极片制备工艺，其特征在于：在S2、S3和S4中，搅拌的设备采用型号为XYMZH-80L行星搅拌机，在S5中，所用到的设备为旋转粘度计和电子天平。
5.根据权利要求2所述的一种锂电池正极片制备工艺，其特征在于：在S1中，钴酸锂和锰尖晶石氧化物脱水一般用120℃常压烘烤1.5～2.2小时，导电剂脱水一般用200℃常压烘烤1.5～2.2小时，粘合剂脱水一般用120～140℃常压烘烤1.5～2.2小时，烘烤温度视分子量的大小决定，N-甲基吡咯烷酮脱水使用干燥分子筛脱水或采用特殊取料设施，直接使用。
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