CN108428865A - 一种锂离子电池负极浆料的制备方法 - Google Patents

一种锂离子电池负极浆料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种锂离子电池负极浆料的制备方法，包括如下步骤：a.按照锂离子电池负极浆料配比称取负极浆料：活性物质、导电剂、增稠剂、粘结剂、溶剂和表面活性剂；b.将原料中的增稠剂与溶剂混合，待充分搅拌均匀后，取导电剂加入该混合溶剂中，并继续搅拌均匀；c.将表面活性剂加入步骤b的混合物中，搅拌后，将活性物质分三批均量加入，再次充分搅拌1.5h，得到表观均匀的浆料a；d.将粘结剂加入浆料a中，在搅拌过程中用溶剂调节浆料粘度，即得锂离子电池负极浆料；本发明采用分步湿混工艺，负极浆料分散均匀，导电剂SP与活性物质形成相互分散的“互锁”微观结构，稳定性好，不易沉降，且制成的极片剥离强度较传统工艺显著提高。

Description

一种锂离子电池负极浆料的制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体来说是涉及一种锂离子电池负极浆料的制备方法。
背景技术
合浆技术是生产锂离子电池的重要工序，负极活性物质、导电剂混合均匀程度以及负极片与基底箔材的粘结强度关系到后续的制作工艺和性能的发挥。SuperP Li(SP)是目前锂电厂家合浆过程中的主要负极导电剂材料，但是SP颗粒只有50nm左右，所以较大的比表面积使其在合浆过程中易团聚，很难均匀包覆在活性物质表面形成和活性物质“互锁”的理想状态。传统的改进方式主要采用高粘度的搅拌方式，通过增大SP与活性物质等的剪切力达到分散的效果，或者延长分散时间，添加其它类导电剂增强协同作用达到提高极片电导率的目的。但是这些方式要么对搅拌设备的要求过高，增大设备损耗，要么耗时较长，增大能耗。并且，除此之外，仅仅就合浆工艺的改进也无法消除负极片制片过程中出现浆料与箔材粘结力低而掉粉的缺陷。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述所存在的缺陷，提供一种导电剂SP与活性物质形成相互分散的“互锁”微观结构，稳定性好，不易沉降，且制成的极片剥离强度较传统工艺显著提高的锂离子电池负极浆料的制备方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种锂离子电池负极浆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.按照锂离子电池负极浆料配比称取负极浆料：活性物质、导电剂、增稠剂、粘结剂、溶剂和表面活性剂；
b.将原料中的增稠剂与溶剂混合，待充分搅拌均匀后，取导电剂加入该混合溶剂中，并继续搅拌均匀；
c.将表面活性剂加入步骤b的混合物中，搅拌30min～40min后，将活性物质分三批均量加入，充分搅拌1.5h，得到表观均匀的浆料a；
d.将粘结剂加入浆料a中，搅拌20min，在搅拌过程中用溶剂调节浆料粘度至4500mPa.s～5000mPa.s，即得锂离子电池负极浆料。
作为优选的技术方案，所述活性物质为人造石墨与改性天然石墨的混合物。
作为优选的技术方案，所述步骤c中加入0.5～5wt％的表面活性剂，所述表面活性剂为硅烷偶联剂kh560。
作为优选的技术方案，所述导电剂为SuperPLi导电碳黑，所述溶剂为工业用三级纯水，所述增稠剂为羟甲基纤维素钠CMC，所述粘稠剂为丁苯橡胶SBR。
作为优选的技术方案，所述负极浆料组成物的质量比为活性物质：增稠剂：粘结剂：导电剂：表面活性剂＝92～96:0.8～1.4:0.8～1.2:1.0～2.5:0.5～5.0。
作为优选的技术方案，所述步骤d中固含量为40％～45％(wt)，刮板细度小于或等于35um。
本发明的有益效果为：采用分步湿混工艺，先将增稠剂CMC与一部分纯水混合溶解，产生较大的粘度，再加入导电剂SP，在较大的搅拌速率下快速分散，然后加入硅烷偶联剂，硅烷偶联剂与增稠剂反应，增强体系强度同时产生更大的位阻，增大体系粘度，促进导电剂SP进一步分散。虽然硅烷偶联剂在一定的条件下会水解，但是本发明中的硅烷偶联剂含量控制在5wt％以下，较低的含量较大的避免了其自聚合。最后分批次加入负极活性物质和粘结剂SBR，并用纯水调节浆料粘度；负极浆料分散均匀，导电剂SP与活性物质形成相互分散的“互锁”微观结构，稳定性好，不易沉降，且制成的极片剥离强度较传统工艺显著提高。
具体实施方式
为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例详细的说明，说明如下：
实施例1：
本实施例1发明的一种锂离子电池负极浆料的制备方法，按照负极活性物质：增稠剂CMC：粘结剂SBR：导电剂SP：表面活性剂＝96:1.0:1.0：1.5：0.5称取负极原料，增稠剂CMC溶解在占总固体物质质量40％的溶剂中，搅拌至清澈透明，真空除泡；加入导电剂SP，搅拌30min形成均匀的黑色混合物，然后加入表面活性剂，充分搅拌30min；分三批均量加入活性物质，搅拌1.5h；最后加入粘结剂SBR，搅拌20min，并用溶剂调节浆料粘度至4500mPa.s。此时固含量为44％，刮板细度小于或等于35um。
在实施例1中，活性物质为人造石墨与改性天然石墨的混合物。
在实施例1中，表面活性剂的含量为0.5～5wt％，表面活性剂为硅烷偶联剂kh560。
在实施例1中，导电剂为SuperPLi导电碳黑，溶剂为工业用三级纯水，增稠剂为羟甲基纤维素钠CMC，所述粘稠剂为丁苯橡胶SBR。
实施例2：
按照负极活性物质：增稠剂CMC：粘结剂SBR：导电剂SP：表面活性剂＝95:1.0:1.0：1.5：1.5称取负极原料，增稠剂CMC溶解在占总固体物质质量40％的溶剂中，搅拌至清澈透明，真空除泡；加入导电剂SP，搅拌30min形成均匀的黑色混合物，然后加入表面活性剂，充分搅拌40min；分三批均量加入活性物质，搅拌1.5h；最后加入粘结剂SBR，搅拌20min，并用溶剂调节浆料粘度至5000mPa.s，此时固含量为46％，刮板细度小于或等于35um。
在实施例2中，活性物质为人造石墨与改性天然石墨的混合物。
在实施例2中，表面活性剂的含量为0.5～5wt％，表面活性剂为硅烷偶联剂kh560。
在实施例2中，导电剂为SuperPLi导电碳黑，溶剂为工业用三级纯水，增稠剂为羟甲基纤维素钠CMC，所述粘稠剂为丁苯橡胶SBR。
上述2个实施例均采用分步湿混工艺，先将增稠剂CMC与一部分纯水混合溶解，产生较大的粘度，再加入导电剂SP，在较大的搅拌速率下快速分散，然后加入硅烷偶联剂，硅烷偶联剂与增稠剂反应，增强体系强度同时产生更大的位阻，增大体系粘度，促进导电剂SP进一步分散。虽然硅烷偶联剂在一定的条件下会水解，但是本发明中的硅烷偶联剂含量控制在5wt％以下，较低的含量较大的避免了其自聚合。最后分批次加入负极活性物质和粘结剂SBR，并用纯水调节浆料粘度；负极浆料分散均匀，导电剂SP与活性物质形成相互分散的“互锁”微观结构，稳定性好，不易沉降，且制成的极片剥离强度较传统工艺显著提高。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (6)

1.一种锂离子电池负极浆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.按照锂离子电池负极浆料配比称取负极浆料：活性物质、导电剂、增稠剂、粘结剂、溶剂和表面活性剂；
b.将原料中的增稠剂与溶剂混合，待充分搅拌均匀后，取导电剂加入该混合溶剂中，并继续搅拌均匀；
c.将表面活性剂加入步骤b的混合物中，搅拌30min～40min后，将活性物质分三批均量加入，充分搅拌1.5h，得到表观均匀的浆料a；
d.将粘结剂加入浆料a中，搅拌20min，在搅拌过程中用溶剂调节浆料粘度至4500mPa.s～5000mPa.s，即得锂离子电池负极浆料。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极浆料的制备方法，其特征在于：所述活性物质为人造石墨与改性天然石墨的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池负极浆料的制备方法，其特征在于：所述步骤c中加入0.5～5wt％的表面活性剂，所述表面活性剂为硅烷偶联剂kh560。
4.根据权利要求3所述的一种锂离子电池负极浆料的制备方法，其特征在于：所述导电剂为SuperPLi导电碳黑，所述溶剂为工业用三级纯水，所述增稠剂为羟甲基纤维素钠CMC，所述粘稠剂为丁苯橡胶SBR。
5.根据权利要求4所述的一种锂离子电池负极浆料的制备方法，其特征在于：所述负极浆料组成物的质量比为活性物质：增稠剂：粘结剂：导电剂：表面活性剂＝92～96:0.8～1.4:0.8～1.2:1.0～2.5:0.5～5.0。
6.根据权利要求5所述的一种锂离子电池负极浆料的制备方法，其特征在于：所述步骤d中固含量为40％～45％(wt)，刮板细度小于或等于35um。
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