CN108155341A - 纳米级磷酸铁锂体系锂离子电池正极浆料的合浆工艺 - Google Patents

纳米级磷酸铁锂体系锂离子电池正极浆料的合浆工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种纳米级磷酸铁锂体系锂离子电池正极浆料的合浆工艺，以提高浆料的分散效果和浆料一致性，本工艺包括以下步骤：1）制胶，2）配置导电胶，3）合浆；采用本工艺制备的浆料能够高度分散，浆料细度可达到10μm以下，浆料具有均一、稳定、可长时间放置等特性；该工艺对设备的要求程度较低，并在一定程度上弥补了低端混料设备的不足，适用范围较广，适合锂离子电池合浆工业化应用。

Description

纳米级磷酸铁锂体系锂离子电池正极浆料的合浆工艺
技术领域
本发明属于锂电池技术领域，涉及锂电池正极材料，特别涉及一种纳米级磷酸铁锂体系锂离子电池正极浆料的合浆工艺。
背景技术
目前制约锂离子电池一致性的因素有许多，比如：合浆、涂布、原材料及其电芯制备，而合浆又是影响其电池一致性的关键因素。随着对电池性能要求的不断提高，纳米级磷酸铁锂受到大规模应用，但限于合浆设备的限制，如何使浆料分散均匀成为一个难题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种可以提高浆料的一致性，能够高度分散，浆料细度可达到10μm以下，浆料具有均一、稳定、可长时间放置等特性的纳米级磷酸铁锂体系锂离子电池正极浆料的合浆工艺。
实现本发明目的的技术方案是：一种纳米级磷酸铁锂体系锂离子电池正极浆料的合浆工艺，以质量百分比计，包括以下步骤：1）打胶，2）配置导电胶，3）浆料配置；所述步骤1）中的打胶，其配比为：2～5份聚偏氟乙烯PVDF和49～53份NMP，高速搅拌分散3～4小时后，真空静置陈化6h，得到PVDF胶液；
所述步骤2）中配置导电胶具体为：将上述PVDF胶液中加入2～6份导电剂，在真空度为-60～-90kPa的条件下搅拌，其搅拌速度为：公转15～35rpm，自转500～1500rpm；搅拌时间为2～3小时，得到导电剂含量为2%～6%的导电胶；
所述步骤3）中正极浆料配置具体为：在上述步骤2）所得的导电胶中加入89～96份的磷酸铁锂，公转15～35rpm，自转500rpm的条件下搅拌3～4小时，之后再加入132份～150份的NMP，在搅拌速度：公转15～35rpm，自转500～1500rpm的条件下搅拌2～4小时；最后采用150目的滤网过滤得到正极浆料。
上述技术方案所述的步骤1）中的搅拌分散条件是：公转15～35rpm，自转500～1500rpm，真空度为-60～-90kPa。
上述技术方案所述的步骤2）中的导电剂是SP、CNT、石墨烯、乙炔黑、科琴黑导电剂的一种或两种以上的复合物。
上述技术方案所述的步骤3）中的正极浆料的成分比为：磷酸铁锂：导电剂：PVDF=89～96：2～6：2～5。
采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：
（1）本发明能够高度分散，浆料细度可达到10μm以下，浆料具有均一、稳定、可长时间放置等特性，该工艺对设备的要求程度较低，并在一定程度上弥补了低端混料设备的不足，适用范围较广，适合锂离子电池合浆工业化应用。
具体实施方式
（实施例1）
本发明为一种纳米级磷酸铁锂体系锂离子电池正极浆料的合浆工艺，以质量百分比计，由以下步骤：
1、打胶：取质量为42KgPVDF(聚偏氟乙烯)并加入453Kg的NMP，之后在搅拌分散为：公转15～35rpm，自转500-1500rpm，真空度为-60～-90kPa的条件下，高速搅拌分散3～4小时后,真空静置陈化6h，得到PVDF胶液；
2、配置导电胶：将上述配置好的100%胶，加入25KgSP和25Kg石墨烯导电剂，之后在真空度为-60～-90kPa的条件下搅拌，其搅拌速度为：公转33rpm，自转1300rpm；搅拌时间为3小时，得到分散均匀的导电胶液；
3、正极浆料配置：将上述配置好的100%的导电胶，加入750Kg的磷酸铁锂，之后在公转33rpm，自转500rpm的条件下搅拌4小时，真空度为-60～-90kPa,之后再加入380Kg的NMP，在搅拌速度：公转33rpm，自转1500rpm的条件下搅拌分散4小时；最后采用150目的滤网过滤得到正极浆料。
（实施例2）
一种纳米级磷酸铁锂体系锂离子电池正极浆料的合浆工艺，以质量百分比计，有以下步骤：
1、打胶：取质量为20KgPVDF(聚偏氟乙烯)并加入416Kg的NMP，之后在搅拌分散为： 公转15～35rpm，自转500～1500rpm，真空度为-60～-90kPa的条件下，高速搅拌分散3～4小时后,真空静置陈化6h，得到PVDF胶液；
2、配置导电胶：将上述配置好的100%胶，加入20Kg的SP导电剂，之后在真空度为-60～-90kPa的条件下搅拌，其搅拌速度为：公转33rpm，自转1300rpm；搅拌时间为3小时，得到分散均匀的导电胶液。
3、正极浆料配置：将上述配置好的100%的导电胶，加入750Kg的磷酸铁锂，之后在公转33rpm，自转500rpm的条件下搅拌4小时，真空度为-60～-90kPa,之后再加入230Kg的NMP，在搅拌速度：公转33rpm，自转1500rpm的条件下搅拌分散4小时；最后采用150目的滤网过滤得到正极浆料。
本发明在浆料配置过程中，采用高固含量的PVDF胶液，从而可以控制整体浆料的固含量，先使导电胶和活性物质在高粘状态下(固含量高)高速搅拌，可以通过浆料之间的摩擦作用使活性物质分散均匀，然后补加NMP将浆料调整至要求的固含量，高速搅拌分散使浆料均匀分散；本发明方案由于浆料配置是在高粘状态下机械搅拌的，所以分散剪切力较大，可以使活性物质得到均匀分散；本发明采用先在高粘状态下高速搅拌，然后在低粘状态下高速搅拌分散，既减少了合浆对设备的损害，又可以使活性物质得到均匀分散并且不破坏活性物质的结构，使其在合浆过程中消除原料的粘结或团聚，从而提高了浆料的均一性和正极材料的利用效率。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等。

Claims (4)

1.一种纳米级磷酸铁锂体系锂离子电池正极浆料的合浆工艺，以质量百分比计，包括以下步骤：1）打胶，2）配置导电胶，3）浆料配置；其特征在于：所述步骤1）中的打胶，其配比为：2～5份聚偏氟乙烯PVDF和49～53份NMP，高速搅拌分散3～4小时后，真空静置陈化6h，得到PVDF胶液；
所述步骤2）中配置导电胶具体为：将上述PVDF胶液中加入2～6份导电剂，在真空度为-60～-90kPa的条件下搅拌，其搅拌速度为：公转15～35rpm，自转500～1500rpm；搅拌时间为2～3小时，得到导电剂含量为2%～6%的导电胶；
所述步骤3）中正极浆料配置具体为：在上述步骤2）所得的导电胶中加入89～96份的磷酸铁锂，公转15～35rpm，自转500rpm的条件下搅拌3～4小时，之后再加入132份～150份的NMP，在搅拌速度：公转15～35rpm，自转500～1500rpm的条件下搅拌2～4小时；最后采用150目的滤网过滤得到均匀分散的正极浆料。
2.根据权利要求1所述的一种纳米级磷酸铁锂体系锂离子电池正极浆料的合浆工艺，其特征在于：所述的步骤1）中的搅拌分散条件是：公转15～35rpm，自转500～1500rpm，真空度为-60～-90kPa。
3.根据权利要求1所述的一种纳米级磷酸铁锂体系锂离子电池正极浆料的合浆工艺，其特征在于：所述的步骤2）中的导电剂是SP、CNT、石墨烯、乙炔黑、科琴黑导电剂的一种或两种以上的复合物。
4.根据权利要求1所述的一种纳米级磷酸铁锂体系锂离子电池正极浆料的合浆工艺，其特征在于：所述的步骤3）中的正极浆料的成分比为：磷酸铁锂：导电剂：PVDF=89～96：2～6：2～5。
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