CN107658429A - 一种锂离子电池浆料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种锂离子电池浆料的制备方法，包括如下步骤：S1：在电池活性物质中加入占所述电池活性物质质量的2％～10％的溶剂，搅拌均匀，制得第一产物；S2：向S1制得的第一产物中加入第一粘结剂及部分溶剂，搅拌均匀，制得第二产物；所述第二产物的浓度为5％～12％；S3：向S2制得的第二产物中加入导电剂，搅拌均匀，制得第三产物；S4：向S3制得的第三产物中加入第二粘结剂及剩余的溶剂，搅拌，制得最终的锂离子电池浆料。本发明提供的锂离子电池浆料的制备方法，所制备的电池浆料颗粒度小，均匀性好且稳定性优异，提高了锂离子电池在充放电过程中的循环性能。

Description

一种锂离子电池浆料的制备方法
【技术领域】
本发明涉及电池材料技术领域，尤其涉及一种锂离子电池浆料的制备方法。
【背景技术】
锂离子电池在制备的过程中，需要将电池活性物质附着于集流体上来制备锂离子电池的电极片，因此，电池活性物质中需要加入粘结剂形成电池浆料来增强电池活性物质的附着力，粘结剂的选择及添加方式影响电池浆料的性能，而电池浆料是否均一、团聚颗粒的控制及浆料的稳定性直接影响锂离子电池的循环性能、倍率性能等电化学性能。
鉴于此，实有必要提供一种新型的锂离子电池浆料的制备方法以克服以上缺陷。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种电池浆料颗粒度小、均匀性好、稳定性优异的锂离子电池浆料的制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种锂离子电池浆料的制备方法，包括如下步骤：S1：在电池活性物质中加入占所述电池活性物质质量的2％～10％的溶剂，搅拌均匀，制得第一产物；S2：向S1制得的第一产物中加入第一粘结剂及部分溶剂，搅拌均匀，制得第二产物；所述第二产物的浓度为5％～12％；S3：向S2制得的第二产物中加入导电剂，搅拌均匀，制得第三产物；S4：向S3制得的第三产物中加入第二粘结剂及剩余的溶剂，搅拌，制得最终的锂离子电池浆料。
在一个优选实施方式中，所述第一粘结剂为聚丙烯酸、聚丙烯腈及聚丙烯酸的混合液。
在一个优选实施方式中，所述第一粘结剂中先将聚丙烯酸及聚丙烯腈混合于蒸馏水中，再加入聚丙烯酸溶液并搅拌。
在一个优选实施方式中，所述聚丙烯酸及聚丙烯腈混合后的浓度为15％，所述聚丙烯酸的浓度为7％。
在一个优选实施方式中，所述第二粘结剂为聚苯乙烯溶液。
在一个优选实施方式中，所述聚苯乙烯溶液的浓度为38％。
在一个优选实施方式中，所述第一粘结剂及第二粘结剂的质量比为2：1。
在一个优选实施方式中，所述S1中的电池活性物质为正极活性物质或负极活性物质，所述正极活性物质为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂及镍钴锰酸锂中的一种或多种，所述负极活性物质为石墨、钛酸锂、硅及硅合金中的一种或多种。
在一个优选实施方式中，所述S1中的溶剂为丙酮或N-甲基吡咯烷酮。
在一个优选实施方式中，所述S3中的导电剂为炭黑、碳纤维、碳纳米管及石墨中的一种或多种。
相比于现有技术，本发明提供的锂离子电池浆料的制备方法，所制备的电池浆料颗粒度小，均匀性好且稳定性优异，提高了锂离子电池在充放电过程中的循环性能。
【附图说明】
图1为本发明提供的锂离子电池浆料的制备方法的流程图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
请参阅图1，本发明提供一种锂离子电池浆料的制备方法，包括如下步骤：
S1：在电池活性物质中加入占所述电池活性物质质量的2％～10％的溶剂，搅拌均匀，制得第一产物；
S2：向S1制得的第一产物中加入第一粘结剂及部分溶剂，搅拌均匀，制得第二产物；所述第二产物的浓度为5％～12％；
S3：向S2制得的第二产物中加入导电剂，搅拌均匀，制得第三产物；
S4：向S3制得的第三产物中加入第二粘结剂及剩余的溶剂，搅拌，制得最终的锂离子电池浆料。
所述第一粘结剂为聚丙烯酸、聚丙烯腈及聚丙烯酸的混合液。具体的，所述第一粘结剂制备时，先将聚丙烯酸及聚丙烯腈混合于蒸馏水中，再加入聚丙烯酸溶液并搅拌，搅拌的公转速度为100～200r/min，搅拌时间为10～60min。所述聚丙烯酸及聚丙烯腈混合后的浓度为15％，所述聚丙烯酸的浓度为7％。所述聚丙烯酸及聚丙烯腈的质量比为1：1。
所述第二粘结剂为聚苯乙烯溶液。所述聚苯乙烯溶液的浓度为38％。具体的，所述第二粘结剂制备时，将聚苯乙烯加入蒸馏水中并搅拌，搅拌的公转速度为100～200r/min，搅拌时间为10～30min。
所述第一粘结剂及第二粘结剂的质量比为1：2，所述第一粘结剂及第二粘结剂在高压下的电化学性能稳定。
所述S1中的电池活性物质为正极活性物质或负极活性物质，所述正极活性物质为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂及镍钴锰酸锂中的一种或多种，所述负极活性物质为石墨、钛酸锂、硅及硅合金中的一种或多种。所述S1中的溶剂为丙酮或N-甲基吡咯烷酮(NMP)。所述S3中的导电剂为炭黑、碳纤维、碳纳米管及石墨中的一种或多种。
实施例1：
(1)取94g磷酸铁锂与3％磷酸铁锂重量(2.82g)的NMP混合，以150r/min的公转速度搅拌分散40min，制得第一产物；
(2)将浓度为15％、重13.3g的聚丙烯酸及聚丙烯腈溶液与浓度为7％、重42.8g的聚丙烯酸溶液加入到100g蒸馏水中，以150r/min的公转速度搅拌40min，制得第一粘结剂；向步骤(1)制得的第一产物中加入第一粘结剂及NMP，以150r/min的公转速度搅拌40min，制得第二产物；所述第二产物的浓度为5％～12％；
(3)向步骤(2)制得的第二产物中加入3g炭黑，以150r/min的公转速度搅拌40min，制得第三产物；
(4)将浓度为38％、重112.2g的聚苯乙烯溶液加入200g蒸馏水中，以150r/min的公转速度搅拌20min，制得第二粘结剂；将制得的第二粘结剂及剩余的溶剂加入至步骤(3)制得的第三产物中，以150r/min的公转速度搅拌40min，制得最终的锂离子电池浆料。
实施例2：
与实施例1的步骤基本相同，不同之处在于将实施例步骤(1)中的磷酸铁锂换为石墨。
对比例1：
与实施例1中各组分的用量相同，不同之处在于只添加第二粘结剂聚苯乙烯溶液，并且所有成分一次混合完毕后搅拌，即将磷酸铁锂、聚苯乙烯、炭黑及溶剂NMP一次性混合后搅拌。
对比例2：
与实施例2中各组分的用量相同，不同之处在于只添加第二粘结剂聚苯乙烯溶液，并且所有成分一次混合完毕后搅拌，即将石墨、聚苯乙烯、炭黑及溶剂NMP一次性混合后搅拌。
将实施例1～2及对比例1～2所制备的电池浆料进行性能测试，测试结果如下表1：
表1
由表1可知，本发明提供的实施例1及实施例2所制备的电池浆料的颗粒度小，长期放置不沉淀且粘度变化小，电池浆料的性能明显优于对比例1及对比例2。
本发明提供的电池浆料的制备方法，S1中先加入少量溶剂润湿电池活性物质的表面，降低了电池活性物质的表面张力，防止了颗粒之间的团聚，很好的控制了浆料颗粒的大小；S2中将第一粘结剂及溶剂同时加入已湿润的电池活性物质中，第一粘结剂易溶解，保证了浆料的均匀性及稳定性；S3中在电池活性物质与第一粘结剂混匀之后加入导电剂，防止了导电剂与第一粘结剂形成较强的结构，并且，第一粘结剂的分子量小的特点能够使导电剂与电池活性物质分散更均匀；S4中加入第二粘结剂及剩余的溶剂，通过第二粘结剂的聚合能够进一步确保电池浆料的稳定性，提高了锂离子电池在充放电过程中的循环性能。
本发明提供的电池浆料的制备方法，所制备的电池浆料颗粒度小，均匀性好且稳定性优异，提高了锂离子电池在充放电过程中的循环性能。
本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (10)

1.一种锂离子电池浆料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：在电池活性物质中加入占所述电池活性物质质量的2％～10％的溶剂，搅拌均匀，制得第一产物；
S2：向S1制得的第一产物中加入第一粘结剂及部分溶剂，搅拌均匀，制得第二产物；所述第二产物的浓度为5％～12％；
S3：向S2制得的第二产物中加入导电剂，搅拌均匀，制得第三产物；
S4：向S3制得的第三产物中加入第二粘结剂及剩余的溶剂，搅拌，制得最终的锂离子电池浆料。
2.如权利要求1所述的锂离子电池浆料的制备方法，其特征在于：所述第一粘结剂为聚丙烯酸、聚丙烯腈及聚丙烯酸的混合液。
3.如权利要求2所述的锂离子电池浆料的制备方法，其特征在于：所述第一粘结剂中先将聚丙烯酸及聚丙烯腈混合于蒸馏水中，再加入聚丙烯酸溶液并搅拌。
4.如权利要求3所述的锂离子电池浆料的制备方法，其特征在于：所述聚丙烯酸及聚丙烯腈混合后的浓度为15％，所述聚丙烯酸的浓度为7％。
5.如权利要求3所述的锂离子电池浆料的制备方法，其特征在于：所述第二粘结剂为聚苯乙烯溶液。
6.如权利要求5所述的锂离子电池浆料的制备方法，其特征在于：所述聚苯乙烯溶液的浓度为38％。
7.如权利要求5所述的锂离子电池浆料的制备方法，其特征在于：所述第一粘结剂及第二粘结剂的质量比为2：1。
8.如权利要求7所述的锂离子电池浆料的制备方法，其特征在于：所述S1中的电池活性物质为正极活性物质或负极活性物质，所述正极活性物质为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂及镍钴锰酸锂中的一种或多种，所述负极活性物质为石墨、钛酸锂、硅及硅合金中的一种或多种。
9.如权利要求8所述的锂离子电池浆料的制备方法，其特征在于：所述S1中的溶剂为丙酮或N-甲基吡咯烷酮。
10.如权利要求9所述的锂离子电池浆料的制备方法，其特征在于：所述S3中的导电剂为炭黑、碳纤维、碳纳米管及石墨中的一种或多种。
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