CN108574087A - 一种水系碳包覆钛酸锂负极浆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种水系碳包覆钛酸锂负极浆料，负极浆料原料包括碳包覆钛酸锂、羧甲基纤维素钠、水性粘结剂、导电剂和水，其中水性粘结剂为羧化壳聚糖改性聚丙酸酯和/或丙烯酸酯，本发明的羧化壳聚糖改性聚丙酸酯和聚丙烯酸酯是良好的亲水性粘结剂，避免了使用有机溶剂，羧甲基纤维素钠能够增加浆料的粘稠度，使得碳包覆钛酸锂和导电剂不宜沉降，工艺生产中对工艺要求低，适合工业化流程。

Description

一种水系碳包覆钛酸锂负极浆料及其制备方法
技术领域
本发明是涉及锂电池制作技术领域，具体的是一种水系碳包覆钛酸锂负极浆料的制备方法。
背景技术
使用石墨作为负极的锂电池充电时间长，这一缺点在新能源汽车的发展中越来越突出，所以人们需要寻找一种可以快速充电且安全性能好的负极材料替代石墨。钛酸锂具有较好的安全性能，同时具有可快速充电的能力，但是其制作成本较高限制了钛酸锂电池的应用。目前，普通的水性粘结剂制作的钛酸锂浆料沉降速度过快，且制成极片的柔韧性差，不宜加工，因此钛酸锂极片制作中大多使用油系粘结剂，但是采用油系粘结剂不仅制作成本高而且过程需要使用大量有机溶剂NMP，NMP对制作环境湿度控制有严格要求，使得浆料制作成本过高。随着人们环保意识的提高，急需寻找一种绿色环保且能降低成本的替代制作工艺。
发明内容
本发明为解决以上技术问题，提供一种水系碳包覆钛酸锂负极浆料，有效替代有机溶剂制作浆料的工艺，减少了有机溶剂的使用。
本发明是采用如下方案实现的：
一种水系碳包覆钛酸锂负极浆料，其特征在于，原料包括，碳包覆钛酸锂、羧甲基纤维素钠、水性粘结剂、导电剂和水，其中，碳包覆钛酸锂、羧甲基纤维素钠、水性粘结剂、导电剂，按照质量比，依次为(55～65)：(0～3)：(0.5～6)：(1～3)，所述水性粘结剂为羧化壳聚糖改性聚丙酸酯和/或丙烯酸酯。
优选地，所述水系碳包覆钛酸锂负极浆料中固含量为40％～50％。
优选地，羧甲基纤维素钠和水性粘结剂的质量比为1:(1.5～2.5)。
优选地，羧甲基纤维素钠和水性粘结剂的质量比为1:2。
优选地，所述导电剂为导电炭黑、科琴黑或乙炔黑。
上述任一所述的水系碳包覆钛酸锂负极浆料的制备方法，方法包括，依次将羧甲基纤维素钠、水性粘结剂、导电剂、碳包覆钛酸锂加入去离子水中混合均匀获得水系碳包覆钛酸锂负极材料。
具体地，上述方法中，先将羧甲基纤维素钠和水性粘结剂混合溶解于去离子水中，搅拌1～2h，然后加入导电剂，真空搅拌2～4h，之后加入碳包覆钛酸锂，真空搅拌2～4h，得到水系碳包覆钛酸锂负极浆料。
本发明中，采用碳包覆钛酸锂作为钛酸锂原料制成电池，能够有效的抑制电池在循环充放电时鼓包产气，羧化壳聚糖改性聚丙酸酯和聚丙烯酸酯是良好的亲水性粘结剂，避免了使用有机溶剂，羧甲基纤维素钠能够增加浆料的粘稠度，使得碳包覆钛酸锂和导电剂不宜沉降，工艺生产中对工艺要求低，适合工业化流程。
附图说明
图1实施例1电池循环1475次容量保持率图2电池10C充电容量保持率
图3电池在-20℃条件下放电容量保持率
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
将羧甲基纤维素钠与羧化壳聚糖改性聚丙酸酯按照质量比为1:2混合，制得粘结剂混合物。取粘结剂混合物280g，加入到4660g去离子水中，搅拌1h后，再在溶液中加入260g导电炭黑，抽真空至-0.09MPa，继续搅拌3h，再加入5800g碳包覆钛酸锂，保持真空度为-0.09MPa，继续搅拌3h制得碳包覆钛酸锂负极浆料。
取样上述制得的碳包覆钛酸锂负极浆料，测试粘度为7878MPa.s，搁置12h后，再次测得黏度为7695MPa.s。
将上述制得的碳包覆钛酸锂负极浆料涂布制片，制成软包装锂电池并测试。
如图1,电池循环1475次容量保持率为102.5％，如图2是电池10C充电容量保持率为92.3％，电池6分钟即可充满92.3％的电量，使用此方法制得的电池仍具备快速充电能力。图3为电池-20℃下放电容量保持率为72.4％，使用此方法制得的电池低温性能良好。
实施例2
本实施例中，取羧甲基纤维素钠与羧化壳聚糖改性聚丙酸酯的混合物180g，其中羧甲基纤维素钠与羧化壳聚糖改性聚丙酸酯的质量比为1:3，加入到6000g去离子水中，搅拌1h后，再在溶液中加入260g导电炭黑，抽真空至-0.09MPa，继续搅拌3h，再加入5800g碳包覆钛酸锂，保持真空度为-0.09MPa，继续搅拌3h制得碳包覆钛酸锂负极浆料。
本实施例制得的碳包覆钛酸锂负极浆料，测试粘度为7796MPa.s,搁置10h后，再次测得黏度为7712MPa.s。
实施例3
取羧甲基纤维素钠260g，加入到6000g去离子水中，搅拌1h后，再在溶液中加入260g导电炭黑，抽真空至-0.09MPa，继续搅拌3h，再加入5800g碳包覆钛酸锂，保持真空度为-0.09MPa，继续搅拌3h制得碳包覆钛酸锂负极浆料。
本实施例制得的碳包覆钛酸锂负极浆料，测试粘度为7650MPa.s,搁置10h后，再次测得黏度为7578MPa.s。
实施例4
本实施例中，取羧甲基纤维素钠与羧化壳聚糖改性聚丙酸酯的混合物360g，其中羧甲基纤维素钠与羧化壳聚糖改性聚丙酸酯的质量比为1:2，加入到去离子水中，搅拌1h后，再在溶液中加入260g导电炭黑，抽真空至-0.09MPa，继续搅拌3h，再加入5800g碳包覆钛酸锂，保持真空度为-0.09MPa，继续搅拌3h制得碳包覆钛酸锂负极浆料。
本实施例制得的碳包覆钛酸锂负极浆料，测试粘度为7696MPa.s,搁置10h后，再次测得黏度为7448MPa.s。
实施例5
本实施例中，取羧甲基纤维素钠、羧化壳聚糖改性聚丙酸酯、丙烯酸酯的混合物500g，其中羧甲基纤维素钠、羧化壳聚糖改性聚丙酸酯和丙烯酸酯的质量比为1:2:1，加入到去离子水中，搅拌1h后，再在溶液中加入300g导电炭黑，抽真空至-0.09MPa，继续搅拌3h，再加入5800g碳包覆钛酸锂，保持真空度为-0.09MPa，继续搅拌3h制得碳包覆钛酸锂负极浆料。
本实施例制得的碳包覆钛酸锂负极浆料，测试粘度为7718MPa.s,搁置10h后，再次测得黏度为7612MPa.s。
实施例6
本实施例中，取羧甲基纤维素钠、丙烯酸酯的混合物560g，其中羧甲基纤维素钠与丙烯酸酯的质量比为1:2，加入到6000g去离子水中，搅拌1h后，再在溶液中加入260g导电炭黑，抽真空至-0.09MPa，继续搅拌3h，再加入5800g碳包覆钛酸锂，保持真空度为-0.09MPa，继续搅拌3h制得碳包覆钛酸锂负极浆料。
本实施例制得的碳包覆钛酸锂负极浆料，测试粘度为7547MPa.s,搁置10h后，再次测得黏度为7510MPa.s。
经过上述实施例证明，羧化壳聚糖改性聚丙酸酯和聚丙烯酸酯是良好的亲水性粘结剂，羧甲基纤维素钠能够增加浆料的粘稠度，使得碳包覆钛酸锂和导电剂不宜沉降，制得水系碳包覆钛酸锂负极浆料效果良好。
上述实施例中，碳包覆钛酸锂负极浆料仍可使用科琴黑或乙炔黑替代导电炭黑。
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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种水系碳包覆钛酸锂负极浆料，其特征在于，原料包括碳包覆钛酸锂、羧甲基纤维素钠、水性粘结剂、导电剂和水，其中碳包覆钛酸锂、羧甲基纤维素钠、水性粘结剂、导电剂，按照质量比，依次为(55～65)：(0～3)：(0.5～6)：(1～3)，所述水性粘结剂为羧化壳聚糖改性聚丙酸酯和/或丙烯酸酯。
2.根据权利要求1所述的水系碳包覆钛酸锂负极浆料，其特征在于，所述水系碳包覆钛酸锂负极浆料中固含量为40％～50％。
3.根据权利要求1或2所述的水系碳包覆钛酸锂负极浆料，其特征在于，羧甲基纤维素钠和水性粘结剂的质量比为1:(1.5～2.5)。
4.根据权利要求3所述的水系碳包覆钛酸锂负极浆料，其特征在于，羧甲基纤维素钠和水性粘结剂的质量比为1:2。
5.根据权利要求1所述的水系碳包覆钛酸锂负极浆料，其特征在于，所述导电剂为导电炭黑、科琴黑或乙炔黑。
6.根据权利要求1～5任一所述的水系碳包覆钛酸锂负极浆料的制备方法，其特征在于，方法包括，依次将羧甲基纤维素钠、水性粘结剂、导电剂、碳包覆钛酸锂加入去离子水中混合均匀获得水系碳包覆钛酸锂负极材料。
7.根据权利要求6所述的水系碳包覆钛酸锂负极浆料的制备方法，其特征在于，先将羧甲基纤维素钠和水性粘结剂混合溶解于去离子水中，制成固含量为5～20％的混合溶液，搅拌1～2h，然后加入导电剂，真空搅拌2～4h，之后加入碳包覆钛酸锂，真空搅拌2～4h，得到水系碳包覆钛酸锂负极浆料。
8.根据权利要求7所述的水系碳包覆钛酸锂负极浆料的制备方法，其特征在于，方法中，加入导电剂搅拌时的真空度为-0.09MPa，加入碳包覆钛酸锂搅拌时的真空度为-0.09MPa。
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