CN107834019B - 一种高固含量的电池浆料制备方法 - Google Patents

一种高固含量的电池浆料制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107834019B
CN107834019B CN201711061625.9A CN201711061625A CN107834019B CN 107834019 B CN107834019 B CN 107834019B CN 201711061625 A CN201711061625 A CN 201711061625A CN 107834019 B CN107834019 B CN 107834019B
Authority
CN
China
Prior art keywords
stirring
slurry
rpm
revolution
polyvinylidene fluoride
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
Application number
CN201711061625.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107834019A (zh
Inventor
刘壮
闻雷
吴敏杰
唐昌平
曹贺
杨林
张福生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenyang Guoke Jinneng Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenyang Guoke Jinneng Technology Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenyang Guoke Jinneng Technology Co Ltd filed Critical Shenyang Guoke Jinneng Technology Co Ltd
Priority to CN201711061625.9A priority Critical patent/CN107834019B/zh
Publication of CN107834019A publication Critical patent/CN107834019A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107834019B publication Critical patent/CN107834019B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • 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
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • 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)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明属于锂离子电池正极浆料制备领域，具体为一种高固含量的电池浆料制备方法。该方法包括：1)将粘结剂聚偏二氟乙烯树脂与溶剂混合，制成偏聚二氟乙烯胶液；2)将碳纳米管导电浆料和表面活性剂加入到偏聚二氟乙烯胶液中混合，得到粘结剂封闭的碳纳米管混合溶液；3)将正极活性物质加入到溶剂中进行浸润，得到正极活性物质浸润液；4)将粘结剂封闭的碳纳米管混合溶液加入到充分润湿的正极活性物质中进行搅拌分散，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，分散过程添加表面活性剂，粘结剂采用聚合物这个过程表面活性剂和聚合物双向作用辅助分散碳纳米管，避免碳纳米管团聚的问题。

Description

一种高固含量的电池浆料制备方法
技术领域
本发明属于锂离子电池正极浆料制备领域，具体为一种高固含量的电池浆料制备方法。
背景技术
加快发展新能源汽车，是有效缓解能源和环境压力，加速汽车产业转型升级、培育新的经济增长点的战略举措。国家《节能与新能源汽车产业发展规划》明确指出，到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量将达到500万辆。
大容量锂离子电池作为动力电池已得到广泛应用，将成为电动汽车的主要动力电源之一，并将在大型储能方面，如：大型风能、太阳能储电站等领域得到应用。
电池浆料的制备是锂电池生产过程中的关键环节，浆料制备的程度、混合的均匀性直接关系到后续各个工序的制备工艺及电池性能。目前，锂离子电池正极材料匀浆方案采取：步骤一，聚偏二氟乙烯胶液的制备；步骤二，碳纳米管和活性物浆料的制备：(1)碳纳米管浆料加入到溶剂中分散稀释；(2)正极活性物质加入到碳纳米管分散稀释液中润湿；步骤三、锂离子电池浆料的制备：将步骤一中的胶液与步骤二中的碳纳米管与活性物浆料搅拌分散。因为碳纳米管浆料存在团聚、分散不均匀的现象，不能完全保证碳纳米管在活性物间完全分撒。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种均匀分散、含碳纳米管的高固含量的电池浆料制备方法，采用本发明的方法制备得到的正极浆料碳纳米管分散均匀，解决现有技术因碳纳米管分散不均匀与电池料浆固含量低的问题。
为了达到以上目的，本发明提供如下技术方案：
一种高固含量的电池浆料制备方法，该方法包括以下步骤：
S1、将粘结剂聚偏二氟乙烯树脂与溶剂混合，制成偏聚二氟乙烯胶液；
S2、将碳纳米管导电浆料和表面活性剂加入到偏聚二氟乙烯胶液中混合，得到粘结剂封闭的碳纳米管混合溶液；
S3、将正极活性物质加入到溶剂中进行浸润，得到正极活性物质浸润液；
S4、将粘结剂封闭的碳纳米管混合溶液加入到充分润湿的正极活性物质中进行搅拌分散，得到含碳纳米管的正极浆料，正极浆料中的碳纳米管分散均匀。
所述的高固含量的电池浆料制备方法，S1和S3所述的溶剂独立地选自N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、N,N-二甲基酰胺中的一种或两种以上组合；以所述偏聚氟乙烯树脂和溶剂的总质量按100％计，聚偏二氟乙烯树脂与溶剂的质量比为(3％～10％)：(90％～97％)。
所述的高固含量的电池浆料制备方法，以所述偏聚氟乙烯树脂和溶剂的总质量按100％计，聚偏二氟乙烯树脂与溶剂的质量比优选为5％：95％。
所述的高固含量的电池浆料制备方法，S1所述混合的过程中包含搅拌分散的步骤，搅拌分散的步骤为：先只开启公转条件下进行一次搅拌5min～15min，然后公转和自传同时开启进行二次搅拌60min～90min；一次搅拌中，公转的转速为10rpm～20rpm；二次搅拌中，公转的转速为20rpm～30rpm，自转转速为1000rpm～2000rpm。
所述的高固含量的电池浆料制备方法，S2所述的表面活性剂独立地选自聚乙二醇、月桂酸二乙醇线胺、椰油酰甘氨酸钠、椰油酰肌氨酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基聚乙烯醚、聚丙烯酸或十二烷基黄酸钠；
S2所述的碳纳米管导电浆料包括碳纳米管和N-甲基吡咯烷酮，碳纳米管的质量浓度2％～4％，碳纳米管导电浆料、表面活性剂与偏聚二氟乙烯胶液的质量比为1:0.1～2:10～20；S2所述混合的过程中包含搅拌分散的步骤，搅拌分散的步骤为：先只开公转条件下进行一次搅拌10min～20min，然后公转和自传同时开启进行二次搅拌60min～120min；一次搅拌中，公转的转速为30rpm～40rpm；二次搅拌中，公转的转速为30rpm～40rpm，自转转速为3000rpm～4000rpm。
所述的高固含量的电池浆料制备方法，碳纳米管导电浆料包括碳纳米管和N-甲基吡咯烷酮，碳纳米管的质量浓度优选为3％，碳纳米管导电浆料、表面活性剂与偏聚二氟乙烯胶液的质量比优选为1:0.8:13。
所述的高固含量的电池浆料制备方法，S3所述正极活性物质为磷酸铁锂、钛酸锂、锰酸锂或三元材料中的一种或至少两种的组合；S3所述正极活性物质与溶剂的质量比为1:1～3:1，S3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为：先只开公转条件下进行一次搅拌20min～30min，然后公转和自传同时开启进行二次搅拌90min～120min；一次搅拌中，公转的转速为20rpm～40rpm；二次搅拌中，公转的转速为20rpm～40rpm，自转转速为2000rpm～4000rpm。
所述的高固含量的电池浆料制备方法，S3所述正极活性物质与溶剂的质量比优选为2:1。
所述的高固含量的电池浆料制备方法，S4所述粘结剂封闭的碳纳米管混合溶液和充分润湿的正极活性物质的质量比为1:2～1:4；S4所述搅拌分散过程为：先只开公转条件下进行一次搅拌5min～10min，然后公转和自传同时开启进行二次搅拌60min～90min；一次搅拌中，公转的转速为20rpm～40rpm；二次搅拌中，公转的转速为20rpm～40rpm，自转转速为3000rpm～5000rpm。
所述的高固含量的电池浆料制备方法，S4所述粘结剂封闭的碳纳米管混合溶液和充分润湿的正极活性物质的质量比优选为1:3。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及有益效果：
1、本发明通过对原始物料的加入顺序、混合制浆顺序、搅拌参数进行重新设计，提供一种含碳纳米管的高固含量的正极浆料的制备制备方法，采用本发明的方法可以显著提高各组分的分散性能以及料浆的固含量。
2、采用本发明的方法制备的含碳纳米管的正极浆料，可显著提高电池料浆的固含量。
3、采用本发明的浆料制备的电池极片，涂布厚度均匀，极片重量一致性高；采用本发明的电极片制备成的全电池在低温放电-20℃/25℃大于75％，100％DOD条件下，循环寿命大约3000次，容量保持率在87％以上。
附图说明
图1是本发明制备含碳纳米管的高固含量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制备料浆制成的正极极片的SEM图。
图4是采用实施例2制备料浆制成的正极极片的SEM图。
图5是分别采用实施例2和对比例1的到的正极料浆制备的全电池在25℃/1C充电、-20℃/1C放电，进行测试结果图；其中，横坐标Percent为百分比(％)，纵坐标Voltage为电压(V)。
图6是实施例2和对比例1的到的正极料浆制备的全电池在25℃条件下，1C/1C充放电进行循环测试结果图。其中，横坐标Cycle number为循环次数，纵坐标Percent为百分比(％)。
图7是采用实施例1制备料浆涂布效果图。
具体实施方式
如图1所示，本发明制备含碳纳米管的高固含量正极浆料的工艺流程如下：
1)将粘结剂聚偏二氟乙烯树脂(PVDF)与溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)混合搅拌，制成粘结剂与溶剂的混合液；2)将碳纳米管(CNT)和表面活性剂加入到混合液中搅拌，得到粘结剂封闭的CNT混合溶液；3)将正极活性物质磷酸铁锂加入到溶剂NMP中浸润，搅拌分散，在只开公转不开自传的条件下，搅拌稳定得到溶剂充分润湿的正极活性物质磷酸铁锂；4)将粘结剂封闭的CNT混合溶液加入到充分润湿的正极活性物质磷酸铁锂中进行搅拌，得到含碳纳米管的磷酸铁锂正极浆料。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，分散过程添加表面活性剂，粘结剂采用聚合物这个过程表面活性剂和聚合物双向作用辅助分散CNT，避免碳纳米管团聚的问题，也避免锂电池料浆沉降过快的问题。这个过程CNT先均匀分散到聚合物粘结剂中，然后电池活性物粒子均匀地黏连在碳纳米管表面，提升正极活性物质的导电性能，同时也提高电池浆料的固含量，改善电池料浆的加工性能。
S1中，以所述偏聚氟乙烯树脂和溶剂的总质量按100％计，聚偏二氟乙烯树脂与分散剂的质量比为(3％～10％)：(90％～97％)，例如：5％：95％、4％：96％、6％：94％、3.5％：96.5％、7％：93％、6.5％：93.5％等，优选为5％：95％。
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为：先只开公转条件下进行一次搅拌5min～15min，例如：3min、4min、5min、7min、10min、15min等，然后公转和自传同时开启进行二次搅拌60min～90min，例如：70min、75min、80min、85min、90min等。所述一次搅拌中，公转的转速为10rpm～20rpm，例如：10rpm、12rpm、15rpm、17rpm、20rpm等。所述二次搅拌中，公转的转速为20rpm～30rpm，例如：20rpm、22rpm、25rpm、27rpm、30rpm等；自转转速为1000rpm～2000rpm，例如：1220rpm、1300rpm、1500rpm、1700rpm、1800rpm等。
采用此优选技术方案提供的搅拌分散方式，可以是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“公转”指搅拌桨旋转，所述“自转”指分散盘的旋转。
S2所述的碳纳米管(CNT)导电浆料包括碳纳米管和N-甲基吡咯烷酮，碳纳米管导电浆料的质量浓度2％～4％，例如：2.5％、3.0％、3.5％、3.7％等，优选为3％。碳纳米管导电浆料、表面活性剂与偏聚二氟乙烯胶液的质量比为1:0.1～2:10～20，例如：1:0.5:13、1:0.8:15、1:1:17、1:2:20等，优选为1:0.8:13。
S2所述混合的过程中包括的搅拌分散步骤，所述搅拌分散的步骤为：先只开公转条件下进行一次搅拌10min～20min，例如：13min、14min、15min、17min、20min等，然后公转和自传同时开启进行二次搅拌60min～120min，例如：60min、80min、90min、100min、120min等。所述搅拌中，公转的转速为30rpm～40rpm，例如：30rpm、32rpm、35rpm、37rpm、40rpm等；自转的转速为3000rpm～4000rpm，例如：3200rpm、3300rpm、3500rpm、3700rpm、3800rpm等。
采用此优选的技术方案提供的搅拌分散方式，可以使碳纳米管浆料更加均匀的分散开。
S3所述正极活性物质为磷酸铁锂、钛酸锂、锰酸锂或三元材料中的一种或至少两种的组合；S3所述正极活性物质与溶剂的质量比为1:1～3:1，例如：1.2:1、1.3:1、2:1、2.2:1、2.5:1、3:1，优选为2:1。
S3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为：先只开公转条件下进行一次搅拌20min～30min，例如：23min、24min、25min、27min、30min等然后公转和自传同时开启进行二次搅拌90min～120min，例如：90min、100min、120min等。一次搅拌中，公转的转速为20rpm～40rpm，例如：20rpm、22rpm、25rpm、37rpm、40rpm等。二次搅拌中，公转的转速为20rpm～40rpm，例如：20rpm、25rpm、30rpm、33rpm、37rpm等；自转转速为2000rpm～4000rpm，例如：2200rpm、2300rpm、3500rpm、3700rpm、3800rpm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更好的浸润。
S4所述粘结剂封闭的CNT混合溶液和充分润湿的正极活性物质的质量比为1:2～1:4，例如：1:2、1:2.5、1:3、1:3.2、1:3.5，优选为1:3。
S4所述搅拌分散过程为：先只开公转条件下进行一次搅拌5min～10min，例如：5min、7min、8min、10min；然后公转和自传同时开启进行二次搅拌60min～90min，例如：60min、70min、80min、90min等。搅拌分散过程中，公转的转速为20rpm～40rpm，例如：20rpm、25rpm、30rpm、33rpm、37rpm等；自转转速为3000rpm～5000rpm，例如：3500rpm、3700rpm、4000rpm、4700rpm、4800rpm、5000rpm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浆料与碳纳米管胶液混合之间达到更好的融合。
以下作为本发明优选地技术方案，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。
实施例1
本实施例中，含碳纳米管的高固含量电池正极料浆制备方法(工艺流程图见图1)，包括如下步骤：
(1)将聚偏二氟乙烯树脂与N-甲基吡咯烷酮按质量比5:95混合搅拌，制成偏聚二氟乙烯胶液；搅拌分散的步骤为：先以公转20rpm的转速搅拌5min，使聚偏二氟乙烯树脂充分润湿；再以公转25rpm、分散(自转)1500rpm的转速搅拌90min，制备偏聚二氟乙烯胶液。
(2)将碳纳米管(CNT)导电浆料和表面活性剂十二烷基苯磺酸钠加入到偏聚二氟乙烯胶液中搅拌，其中碳纳米管导电浆料、表面活性剂和偏聚二氟乙烯胶液按质量比1:0.5:15进行混合搅拌得到粘结剂封闭的CNT混合溶液；搅拌分散的步骤为：先以公转35rpm的转速搅拌15min；再以公转40rpm、分散(自转)4000rpm的转速搅拌60min，制备粘结剂封闭的CNT混合溶液。
其中，碳纳米管(CNT)导电浆料包括碳纳米管和N-甲基吡咯烷酮，碳纳米管的质量浓度3％。
(3)将正极活性物质磷酸铁锂与N-甲基吡咯烷酮按质量2:1的比例混合搅拌加入到溶剂中进行浸润，得到正极活性物质浸润液；搅拌分散的步骤为：先以公转30rpm的转速搅拌25min；再以公转35rpm、分散(自转)2500rpm的转速搅拌90min，搅拌分散的过程中，每30min起锅一次进行刮料，以便达到最佳的润湿效果。
(4)将粘结剂封闭的CNT混合溶液加入到充分润湿的正极活性物质中进行搅拌，先以公转25rpm的转速搅拌5min；再以公转30rpm、分散(自转)4000rpm的转速搅拌90min，得到含碳纳米管的正极浆料。
本实施例的正极浆料可以用于制备正极极片，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，效果非常好。
图7是本实施例的正极浆料涂布制备的正极极片，极片表面光滑，无划痕、褶皱。
实施例2
本实施例中，含碳纳米管的高固含量电池正极料浆制备方法(工艺流程图见图1)，包括如下步骤：
(1)将聚偏二氟乙烯树脂与N-甲基吡咯烷酮按质量比3:97混合搅拌，制成偏聚二氟乙烯胶液；搅拌分散的步骤为：先以公转10rpm的转速搅拌5min，使聚偏二氟乙烯树脂充分润湿；再以公转30rpm、分散(自转)1000rpm的转速搅拌90min，制备偏聚二氟乙烯胶液。
(2)将碳纳米管(CNT)导电浆料和表面活性剂聚乙二醇加入到偏聚二氟乙烯胶液中搅拌，其中碳纳米管导电浆料、表面活性剂和偏聚二氟乙烯胶液按质量比1:0.3:20进行混合搅拌得到粘结剂封闭的CNT混合溶液；搅拌分散的步骤为：先以公转30rpm的转速搅拌20min；再以公转35rpm、分散(自转)3000rpm的转速搅拌120min，制备粘结剂封闭的CNT混合溶液。
其中，碳纳米管(CNT)导电浆料包括碳纳米管和N-甲基吡咯烷酮，碳纳米管的质量浓度2.5％。
(3)将正极活性物质磷酸铁锂与N-甲基吡咯烷酮按质量2:1的比例混合搅拌加入到溶剂中进行浸润，得到正极活性物质浸润液；搅拌分散的步骤为：先以公转20rpm的转速搅拌30min；再以公转30rpm、分散(自转)2500rpm的转速搅拌90min，搅拌分散的过程中，每30min起锅一次进行刮料，以便达到最佳的润湿效果。
(4)将粘结剂封闭的CNT混合溶液加入到充分润湿的正极活性物质中进行搅拌，先以公转30rpm的转速搅拌5min；再以公转35rpm、分散(自转)4500rpm的转速搅拌60min，得到含碳纳米管的正极浆料。
本实施例的正极浆料可以用于制备正极极片，并进一步制备锂离子电池。
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，效果非常好。
实施例3
本实施例中，含碳纳米管的高固含量电池正极料浆制备方法(工艺流程图见图1)，包括如下步骤：
(1)将聚偏二氟乙烯树脂与N-甲基吡咯烷酮按质量比4:96混合搅拌，制成偏聚二氟乙烯胶液；搅拌分散的步骤为：先以公转10rpm的转速搅拌10min，使聚偏二氟乙烯树脂充分润湿；再以公转20rpm、分散(自转)1000rpm的转速搅拌60min，制备偏聚二氟乙烯胶液。
(2)将碳纳米管(CNT)导电浆料和表面活性剂月桂酸二乙醇酰氨加入到偏聚二氟乙烯胶液中搅拌，其中碳纳米管导电浆料、表面活性剂和偏聚二氟乙烯胶液按质量比1:0.8:19进行混合搅拌得到粘结剂封闭的CNT混合溶液；搅拌分散的步骤为：先以公转40rpm的转速搅拌10min；再以公转30rpm、分散(自转)3500rpm的转速搅拌90min，制备粘结剂封闭的CNT混合溶液。
其中，碳纳米管(CNT)导电浆料包括碳纳米管和N-甲基吡咯烷酮，碳纳米管的质量浓度3.5％。
(3)将正极活性物质磷酸铁锂与N-甲基吡咯烷酮按质量3:1的比例混合搅拌加入到溶剂中进行浸润，得到正极活性物质浸润液；搅拌分散的步骤为：先以公转35rpm的转速搅拌20min；再以公转40rpm、分散(自转)3500rpm的转速搅拌120min，搅拌分散的过程中，每30min起锅一次进行刮料，以便达到最佳的润湿效果。
(4)将粘结剂封闭的CNT混合溶液加入到充分润湿的正极活性物质中进行搅拌，先以公转25rpm的转速搅拌10min；再以公转30rpm、分散(自转)4000rpm的转速搅拌60min，得到含碳纳米管的正极浆料。
本实施例的正极浆料可以用于制备正极极片，并进一步制备锂离子电池。
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，效果非常好。
实施例4
本实施例中，含碳纳米管的高固含量电池正极料浆制备方法(工艺流程图见图1)，包括如下步骤：
(1)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，制成偏聚二氟乙烯胶液；搅拌分散的步骤为：先以公转10rpm的转速搅拌15min，使聚偏二氟乙烯树脂充分润湿；再以公转20rpm、分散(自转)1500rpm的转速搅拌60min，制备偏聚二氟乙烯胶液。
(2)将碳纳米管(CNT)导电浆料和表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵加入到偏聚二氟乙烯胶液中搅拌，其中碳纳米管导电浆料、表面活性剂和偏聚二氟乙烯胶液按质量比1:0.1:15进行混合搅拌得到粘结剂封闭的CNT混合溶液；搅拌分散的步骤为：先以公转35rpm的转速搅拌10min；再以公转40rpm、分散(自转)4000rpm的转速搅拌90min，制备粘结剂封闭的CNT混合溶液。
其中，碳纳米管(CNT)导电浆料包括碳纳米管和N-甲基吡咯烷酮，碳纳米管的质量浓度3.7％。
(3)将正极活性物质磷酸铁锂与N-甲基吡咯烷酮按质量2.5:1的比例混合搅拌加入到溶剂中进行浸润，得到正极活性物质浸润液；搅拌分散的步骤为：先以公转25rpm的转速搅拌20min；再以公转30rpm、分散(自转)2500rpm的转速搅拌120min，搅拌分散的过程中，每30min起锅一次进行刮料，以便达到最佳的润湿效果。
(4)将粘结剂封闭的CNT混合溶液加入到充分润湿的正极活性物质中进行搅拌，先以公转20rpm的转速搅拌10min；再以公转30rpm、分散(自转)4000rpm的转速搅拌90min，得到含碳纳米管的正极浆料。
本实施例的正极浆料可以用于制备正极极片，并进一步制备锂离子电池。
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，效果非常好。
对比例1
如图2所示，对比例1制备正极浆料的工艺流程如下：
1)将粘结剂聚偏二氟乙烯树脂(PVDF)与溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)混合搅拌，制成粘结剂与溶剂的混合液；2)将碳纳米管(CNT)和表面活性剂加入到混合液中搅拌，得到粘结剂封闭的CNT混合溶液；3)将粘结剂封闭的CNT混合溶液加入到正极活性物质磷酸铁锂中进行搅拌，得到含碳纳米管的磷酸铁锂正极浆料。
对比例1中，含碳纳米管的磷酸铁锂正极浆料制备方法，具体步骤如下：
(1)将聚偏二氟乙烯树脂与N-甲基吡咯烷酮按质量比7:93混合搅拌，制成偏聚二氟乙烯胶液；搅拌分散的步骤为：先以公转8rpm的转速搅拌10min，使聚偏二氟乙烯树脂充分润湿；再以公转20rpm、分散(自转)2000rpm的转速搅拌90min，制备偏聚二氟乙烯胶液。
(2)将碳纳米管(CNT)导电浆料加入到偏聚二氟乙烯胶液中搅拌，其中碳纳米管导电浆料偏聚二氟乙烯胶液按质量比1:15行混合搅拌得到粘结剂封闭的CNT混合溶液；搅拌分散的步骤为：先以公转10rpm的转速搅拌5min；再以公转30rpm、分散(自转)3000rpm的转速搅拌150min，制备粘结剂封闭的CNT混合溶液。
(3)将正极活性物质磷酸铁锂直接加入到粘结剂封闭的CNT混合溶液中进行搅拌分散；搅拌分散的步骤为：先以公转10rpm的转速搅拌10min；再以公转20rpm、分散(自转)3000rpm的转速搅拌120min，搅拌分散的过程中，每30min起锅一次进行刮料，以便达到最佳的润湿效果，得到含碳纳米管的正极浆料。
对实施例1～4和对比例1所得的正极料浆进行再同一料浆粘度下进行固含量计算，结果见表1。
表1
全电池内阻(mΩ) 固含量(wt％) 循环3000次容量保持率(％)
实施例1 10.2 55.6 83.4
实施例2 6.5 56.7 86.7
实施例3 7.3 56.3 79.8
实施例4 12.6 55.9 81.2
对比例1 21.2 50.1 62.3
对实施例1～4和对比例1所得的正极料浆做成全电池进行内阻测试，测试方法为：采用常规电压内阻测试仪对化成后电池进行内阻测试，结果见表1。
对实施例1～4和对比例所得的正极料浆涂布并制备全电池，进行电化学测试，测试条件为25℃，采用1C/1C充放电进行循环测试，测试结果见表1及附图6。
对实施例2和对比例1所得的正极浆料做成全电池，进行电化学测试，测试条件-20℃/25℃，采用25℃/1C充电、-20℃/1C放电，测试结果见附图5。
由以上测试结果可知，采用本发明所述制备方法所得的锂离子电池正极浆料中，料浆固含量高(55wt％以上，一般为55～65wt％)，各组分分散性能好，导电性能优异，采用以上实施例制备料浆所得的全电池低温性能好，电池循环次数高，容量保持率高等优点。
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的方法才能实施。所属技术领域的技术人员应明了，对本发明的任何改进，对本发明各原料产品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 (9)

1.一种高固含量的电池浆料制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、将粘结剂聚偏二氟乙烯树脂与溶剂混合，制成偏聚二氟乙烯胶液；
S2、将碳纳米管导电浆料和表面活性剂加入到偏聚二氟乙烯胶液中混合，得到粘结剂封闭的碳纳米管混合溶液；
S3、将正极活性物质加入到溶剂中进行浸润，得到正极活性物质浸润液；
S4、将粘结剂封闭的碳纳米管混合溶液加入到充分润湿的正极活性物质中进行搅拌分散，得到含碳纳米管的正极浆料，正极浆料中的碳纳米管分散均匀；
S2所述的表面活性剂独立地选自聚乙二醇、月桂酸二乙醇线胺、椰油酰甘氨酸钠、椰油酰肌氨酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基聚乙烯醚、聚丙烯酸或十二烷基黄酸钠；
S2所述的碳纳米管导电浆料包括碳纳米管和N-甲基吡咯烷酮，碳纳米管的质量浓度2%～4%，碳纳米管导电浆料、表面活性剂与偏聚二氟乙烯胶液的质量比为1:0.1～2:10～20；S2所述混合的过程中包含搅拌分散的步骤，搅拌分散的步骤为：先只开公转条件下进行一次搅拌10min～20min，然后公转和自传同时开启进行二次搅拌60min～120min；一次搅拌中，公转的转速为30rpm～40rpm；二次搅拌中，公转的转速为30rpm～40rpm，自转转速为3000rpm～4000rpm。
2.根据权利要求1所述的高固含量的电池浆料制备方法，其特征在于，S1和S3所述的溶剂独立地选自N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、N,N-二甲基酰胺中的一种或两种以上组合；以所述偏聚氟乙烯树脂和溶剂的总质量按100%计，聚偏二氟乙烯树脂与溶剂的质量比为（3%～10%）：（90%～97%）。
3.根据权利要求2所述的高固含量的电池浆料制备方法，其特征在于，以所述偏聚氟乙烯树脂和溶剂的总质量按100%计，聚偏二氟乙烯树脂与溶剂的质量比为5%：95%。
4.根据权利要求1所述的高固含量的电池浆料制备方法，其特征在于，S1所述混合的过程中包含搅拌分散的步骤，搅拌分散的步骤为：先只开启公转条件下进行一次搅拌5min～15min，然后公转和自传同时开启进行二次搅拌60min～90min；一次搅拌中，公转的转速为10rpm～20rpm；二次搅拌中，公转的转速为20rpm～30rpm，自转转速为1000rpm～2000rpm。
5.根据权利要求1所述的高固含量的电池浆料制备方法，其特征在于，碳纳米管导电浆料包括碳纳米管和N-甲基吡咯烷酮，碳纳米管的质量浓度为3%，碳纳米管导电浆料、表面活性剂与偏聚二氟乙烯胶液的质量比为1:0.8:13。
6.根据权利要求1所述的高固含量的电池浆料制备方法，其特征在于，S3所述正极活性物质为磷酸铁锂、钛酸锂、锰酸锂或三元材料中的一种或至少两种的组合；S3所述正极活性物质与溶剂的质量比为1:1～3:1，S3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为：先只开公转条件下进行一次搅拌20min～30min，然后公转和自传同时开启进行二次搅拌90min～120min；一次搅拌中，公转的转速为20rpm～40rpm；二次搅拌中，公转的转速为20rpm～40rpm，自转转速为2000rpm～4000rpm。
7.根据权利要求6所述的高固含量的电池浆料制备方法，其特征在于，S3所述正极活性物质与溶剂的质量比为2:1。
8.根据权利要求1所述的高固含量的电池浆料制备方法，其特征在于，S4所述粘结剂封闭的碳纳米管混合溶液和充分润湿的正极活性物质的质量比为1:2～1:4；S4所述搅拌分散过程为：先只开公转条件下进行一次搅拌5min～10min，然后公转和自传同时开启进行二次搅拌60min～90min；一次搅拌中，公转的转速为20rpm～40rpm；二次搅拌中，公转的转速为20rpm～40rpm，自转转速为3000rpm～5000rpm。
9.根据权利要求8所述的高固含量的电池浆料制备方法，其特征在于，S4所述粘结剂封闭的碳纳米管混合溶液和充分润湿的正极活性物质的质量比为1:3。
CN201711061625.9A 2017-11-02 2017-11-02 一种高固含量的电池浆料制备方法 Active CN107834019B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711061625.9A CN107834019B (zh) 2017-11-02 2017-11-02 一种高固含量的电池浆料制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711061625.9A CN107834019B (zh) 2017-11-02 2017-11-02 一种高固含量的电池浆料制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107834019A CN107834019A (zh) 2018-03-23
CN107834019B true CN107834019B (zh) 2020-03-17

Family

ID=61650416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711061625.9A Active CN107834019B (zh) 2017-11-02 2017-11-02 一种高固含量的电池浆料制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107834019B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018221017A1 (de) 2018-12-05 2020-06-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Präkursormaterials für eine elektrochemische Zelle
CN109745881A (zh) * 2018-12-20 2019-05-14 惠州亿纬锂能股份有限公司 锂电池正极浆料的匀浆方法
CN109950505B (zh) * 2019-04-02 2022-06-28 上海玖银电子科技有限公司 一种钛酸锂电池浆料及其制备方法
CN110224121B (zh) * 2019-06-10 2022-06-24 合肥众禾动力新能源科技有限公司 一种正极浆料的制备方法
CN111162280A (zh) * 2019-12-31 2020-05-15 河南新太行电源股份有限公司 一种锂离子电池高镍正极材料及其制备工艺
CN111081984A (zh) * 2019-12-31 2020-04-28 东莞市沃泰通新能源有限公司 一种电池浆料制备方法及电池浆料
WO2021253302A1 (en) * 2020-06-17 2021-12-23 Guangdong Haozhi Technology Co. Limited Conductive composition for secondary battery
CN112490393B (zh) * 2020-11-27 2022-05-17 湖北亿纬动力有限公司 一种球形多孔磷酸铁锂电极浆料的搅拌工艺及其应用
CN112687863A (zh) * 2020-12-25 2021-04-20 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种锂硫电池正极浆料、其匀浆方法及用途
CN114156431B (zh) * 2021-11-30 2023-06-16 蜂巢能源科技有限公司 正极匀浆方法、正极浆料及其应用
CN115084519B (zh) * 2022-06-13 2024-02-09 蜂巢能源科技(无锡)有限公司 一种磷酸铁锂体系浆料及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN105406070A (zh) * 2015-12-18 2016-03-16 山东精工电子科技有限公司 一种锂离子电池正极浆料制备方法
CN106876715A (zh) * 2017-03-30 2017-06-20 湖北金泉新材料有限责任公司 一种含碳纳米管的正极浆料、其制备方法及用途

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN105406070A (zh) * 2015-12-18 2016-03-16 山东精工电子科技有限公司 一种锂离子电池正极浆料制备方法
CN106876715A (zh) * 2017-03-30 2017-06-20 湖北金泉新材料有限责任公司 一种含碳纳米管的正极浆料、其制备方法及用途

Also Published As

Publication number Publication date
CN107834019A (zh) 2018-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
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
WO2017031884A1 (zh) 一种锂电池正极浆料的制备方法
CN106876715B (zh) 一种含碳纳米管的正极浆料、其制备方法及用途
CN102637847B (zh) 一种制备高分散性锂电池正负极浆料的方法
WO2017031885A1 (zh) 一种锂电池负极浆料的制备方法
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
CN107204446B (zh) 锂离子电池正极材料及其制备方法
WO2017032154A1 (zh) 一种锂电池石墨负极浆料的制备方法
WO2017032144A1 (zh) 一种磷酸铁锂正极浆料的制备方法
CN112838192B (zh) 一种锂离子电池正极浆料及其制备方法和锂离子电池
CN107104227B (zh) 锂离子电池正极材料及其制备方法
CN106299250B (zh) 一种电极浆料的制备方法
CN112582612B (zh) 一种锂离子电池正极浆料及其制备方法
EP4116355A1 (en) Composite polymer, and preparation method therefor and application thereof
WO2017032167A1 (zh) 一种钴酸锂正极浆料的制备方法
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
WO2017032155A1 (zh) 一种锂电池钛酸锂负极浆料的制备方法
CN104795541A (zh) 一种锂离子电池负极浆料制备方法
WO2017032165A1 (zh) 一种锰酸锂正极浆料的制备方法
CN112271285A (zh) 一种锂离子电池正极浆料的制备工艺
CN111834619B (zh) 一种正极浆料及其制备方法和用途
CN112701240A (zh) 一种正极浆料的制备方法及正极浆料
CN109728272B (zh) 一种锂电池正极制浆工艺
CN113937273A (zh) 一种电子烟用锂离子电池正极干法匀浆制备工艺

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
CB02 Change of applicant information

Address after: 110171 No. 7 Building, Maizitun 603 Biomedical Industrial Park, Hunnan New District, Shenyang City, Liaoning Province

Applicant after: Shenyang Guoke Jinneng Technology Co., Ltd.

Address before: 110171 No. 7 Building, Maizitun 603 Biomedical Industrial Park, Hunnan New District, Shenyang City, Liaoning Province

Applicant before: Shenyang Guo Ke Jin energy new material Co., Ltd.

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant