CN107591537B - 一种正极单混浆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种正极单混浆料及其制备方法，涉及锂离子电池技术领域，由以下原料成分组成：分散剂、导电剂、粘结剂和溶剂；所述分散剂占单混浆料的质量百分比为5‑20％。本发明中将分散剂先溶解到溶剂中，再加入粘结剂和导电剂进行分散，能够使得单混浆料在高固含量的基础上实现低粘度化，有利于电极涂工工艺，将制得的单混浆料直接与活性物质混合，大大削减合浆时间、提高生产效率，降低产线设备投资费用、减少生产成本，同时使原料管理简易化，利于电极片涂布均匀，提高电池的性能，最终能提高电极的成品率和一致性。

Description

一种正极单混浆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种正极单混浆料及其制备方法。
背景技术
锂离子电池在汽车领域的成功应用，标志着新能源行业的又一次飞跃。电池生产效率及一致性是锂离子电池研究的一个重要课题。关于单混浆料，不仅其产品性能很出色，而且在降低电池的生产成本、提高极片的生产效率、降低新产线的设备投资费用等方面都有着很大的优势。
很多专利中公开了正极浆料制备方法，采用的是传统的合浆方法，操作流程复杂且对设备要求较高，且在一定程度上降低合浆效率。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种正极单混浆料及其制备方法，能够大大削减合浆时间、降低产线设备投资费用，同时使原料管理简易化，提高电池生产的稳定性和成品率。
本发明提出的一种正极单混浆料，由以下原料成分组成：分散剂、导电剂、粘结剂和溶剂；所述分散剂占单混浆料的质量百分比为5-20％。
优选地，由以下质量百分比的原料成分组成：分散剂5-20％、导电剂5-30％、粘结剂5-30％，余量为溶剂。
优选地，所述分散剂为聚乙烯衍生物，优选地，为
Figure BDA0001405872650000011
或
Figure BDA0001405872650000021
优选地，所述导电剂为碳纳米管、导电炭黑、科琴黑、乙炔黑中的一种。
优选地，所述粘结剂为聚偏氟乙烯。
优选地，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
优选地，所述单混浆料固含量为20-80％，粘度为1000-5000mPa·s。
本发明还公开了上述正极单混浆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将分散剂加入到溶剂中，搅拌溶解；
(2)将粘结剂和导电剂加入步骤(1)中，高速分散，即得。
优选地，所述步骤(1)中，将分散剂加入到溶剂中，以800-1400r/min的转速搅拌10-25min。
优选地，所述步骤(2)中，将粘结剂和导电剂加入步骤(1)中，以4000-5000r/min的转速高速分散30-60min，即得。
有益效果：本发明采用控制分散技术，先将分散剂先溶解到溶剂中，再加入粘结剂和导电剂进行分散，能够使得单混浆料在高固含量的基础上实现低粘度化，有利于电极涂工工艺，将制得的单混浆料直接与活性物质混合，不需要进行高速搅拌，大大削减合浆时间、提高生产效率，降低产线设备投资费用、减少生产成本，同时使原料管理简易化，利于电极片涂布均匀，提高电池的性能，最终能提高电极的成品率和一致性。在新建产能中单混法能削减约11％的设备投资费用，同时，每年还能削减约2％万元的生产运营费用(包括电费、人工费等)。
附图说明
图1为正极单混浆料流变测试曲线，其中，图1A为实施例1制备的正极单混浆料流变曲线，a曲线为1-300S-1剪切速率下的流变曲线，b曲线为300-1S-1剪切速率下的流变曲线；图1B为对比例1制备的正极单混浆料流变曲线，a曲线为1-300S-1剪切速率下的流变曲线，b曲线为300-1S-1剪切速率下的流变曲线。
图2为正极单混浆料的软包电池容量分布图，其中，图2A为实施例1的软包容量分布图，图2B为对比例2的软包容量分布图。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例
一种正极单混浆料，由以下原料成分组成：分散剂、导电剂、粘结剂和溶剂；所述分散剂占单混浆料的质量百分比为5-20％。
制备方法，包括以下步骤：
(1)将分散剂加入到溶剂中，搅拌溶解；
(2)将粘结剂和导电剂加入步骤(1)中，高速分散，即得。
实施例1
本发明提出一种正极单混浆料，其制备方法如下：
(1)将100g分散剂
Figure BDA0001405872650000031
加入到350gN-甲基吡咯烷酮中，以1400r/min的转速搅拌10min至全部溶解，得胶液；
(2)将250g聚偏氟乙烯、300g碳纳米管加入步骤(1)制备好的胶液中，以4000r/min的转速高速分散60min，得到稳定均匀分散的单混浆料。
实施例2
本发明提出一种正极单混浆料，其制备方法如下：
(1)将8g分散剂
Figure BDA0001405872650000041
加入47gN-甲基吡咯烷酮中，以1200r/min的转速搅拌20min至全部溶解，得胶液；
(2)将19.8g聚偏氟乙烯、26g导电炭黑加入步骤(1)制备好的胶液中，以4500r/min的转速高速分散40min，得到稳定均匀分散的单混浆料。
实施例3
本发明提出一种正极单混浆料，其制备方法如下：
(1)将50g分散剂
Figure BDA0001405872650000042
加入到800gN-甲基吡咯烷酮中，以1400r/min的转速搅拌15min至全部溶解，得胶液；
(2)将50g聚偏氟乙烯、100g科琴黑加入步骤(1)制备好的胶液中，以4000r/min的转速高速分散50min，得到稳定均匀分散的单混浆料。
实施例4
本发明提出一种正极单混浆料，其制备方法如下：
(1)将100g分散剂
Figure BDA0001405872650000043
加入750gN-甲基吡咯烷酮中，以1200r/min的转速搅拌25min至全部溶解，得胶液；
(2)将100g聚偏氟乙烯、50g导电炭黑加入步骤(1)制备好的胶液中，以4500r/min的转速高速分散40min，得到稳定均匀分散的单混浆料。
实施例5
本发明提出一种正极单混浆料，其制备方法如下：
(1)将200g分散剂
Figure BDA0001405872650000051
加入300gN-甲基吡咯烷酮中，以800r/min的转速搅拌25min至全部溶解，得胶液；
(2)将300g聚偏氟乙烯、200g乙炔黑加入步骤(1)制备好的胶液中，以5000r/min的转速高速分散30min，得到稳定均匀分散的单混浆料。
对比例1
一种正极单混浆料，其制备方法如下：
(1)将250g聚偏氟乙烯、300g碳纳米管加入350gN-甲基吡咯烷酮中，以4000r/min的转速高速分散60min，得胶液；
(2)将100g分散剂
Figure BDA0001405872650000052
加入步骤(1)制备好的胶液中，以1400r/min的转速搅拌10min至全部溶解，得到单混浆料。
对比例2
一种正极单混浆料，其制备方法如下：
(1)将250g聚偏氟乙烯加入2250gN-甲基吡咯烷酮中，以4000r/min的转速高速分散60min，得胶液；
(2)将300g碳纳米管加入步骤(1)制备好的胶液中，以4000r/min的转速高速分散60min，得到传统的单混浆料。
对本发明实施例1和2制备的正极单混浆料，对比例1和2制备的正极单混浆料进行性能检测：
1、检测其固含量和粘度，检测结果见表1。
表1正极单混浆料的固含量和粘度参数
实施例1 实施例2 对比例1 对比例2
固含量％ 64.8 52.9 64.8 25.7
粘度mPa·s 3210 2800 6980 9500
实施例1和2制备的正极单混浆料的粘度要远低于对比例1和对比例2，这表明，将分散剂引入到单混浆料中，且将分散剂先添加到溶剂中混合溶解，相较传统的合浆方法，能够实现单混浆料的高固含量、低粘度化，单混浆料直接与活性物质混合，大大削减合浆时间、降低产线设备投资费用，同时使原料管理简易化，能稳定生产出一致性较好的电池，提高电池的成品率。
2、对单混胶料中进行流变测试：测试结果表明，实施例1-5制备的正极单混胶料的浆料稳定且恢复力好，而对比例1和对比例1的浆料分散性及恢复力很差，如图1所示。
3、软包容量分布测试：分别向实施例1和对比例2制备的单混浆料中加入1000gLiNi0.6Co0.2Mn0.2O2搅拌45min后涂布，对涂布后极片进行软包制作，软包容量分布如图2，其中图2A为实施例1的软包容量分布图，图2B为对比例2的软包容量分布图。从图中可以看出，实施例1中的一致性和稳定性明显优于对比例2。
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 (8)

1.一种正极单混浆料，其特征在于，由以下原料成分组成：分散剂、导电剂、粘结剂和溶剂；所述分散剂占单混浆料的质量百分比为5-20％；
其中，所述分散剂为聚乙烯衍生物
Figure FDA0002773381000000011
其中，上述的正极单混浆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将分散剂加入到溶剂中，搅拌溶解；
(2)将粘结剂和导电剂加入步骤(1)中，高速分散，即得。
2.根据权利要求1所述的正极单混浆料，其特征在于，由以下质量百分比的原料成分组成：分散剂5-20％、导电剂5-30％、粘结剂5-30％，余量为溶剂。
3.根据权利要求1或2所述的正极单混浆料，其特征在于，所述导电剂为碳纳米管、导电炭黑、科琴黑、乙炔黑中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的正极单混浆料，其特征在于，所述粘结剂为聚偏氟乙烯。
5.根据权利要求1或2所述的正极单混浆料，其特征在于，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
6.根据权利要求1或2所述的正极单混浆料，其特征在于，所述单混浆料固含量为20-80％，粘度为1000-5000mPa·s。
7.根据权利要求1所述的正极单混浆料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，将分散剂加入到溶剂中，以800-1400r/min的转速搅拌10-25min。
8.根据权利要求1所述的正极单混浆料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，将粘结剂和导电剂加入步骤(1)中，以4000-5000r/min的转速高速分散30-60min，即得。
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