CN108682782A - 一种锂电池电极浆料及极片的制备、极片及锂离子电池 - Google Patents

一种锂电池电极浆料及极片的制备、极片及锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种锂电池电极浆料的制备方法，其包括以下步骤：1)将粉体活性材料、粉体导电剂和粉体粘结剂固态混合，形成混合粉体；2)将步骤1)中制得的混合粉体和溶剂进行混合，形成电极浆料。本发明还提供了一种锂离子电池极片的制备方法、锂离子电池极片及锂离子电池。本发明相较于现有技术一方面缩短了配料时间，无需等待粘结剂的溶解，有效地提高了制备效率，另一方面提高了粉末混合的均匀性，利于提高浆料的均匀性。

Description

一种锂电池电极浆料及极片的制备、极片及锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，具体而言，涉及一种锂电池电极浆料及极片的制备、极片及锂离子电池。
背景技术
目前，锂离子电池极片的制备方法是将稳定性好、粘度好、流动性好的浆料均匀地涂覆在正负极集流体上，再通过烘干除去浆料中的溶剂。然而，在涂布和烘干过程中，流态的浆料容易发生移动，难以保证极片中活物质横向、纵向面密度的一致，并且极片烘干之前中容易有杂质混入。
同时，目前的锂离子电池极片的制备过程中，为了形成浆料，通常是先把粘结剂溶解在溶剂中，形成粘稠的胶水，在粘结剂溶解过程中，一般至少需要2个小时的搅拌才能充分溶解，之后才可以混入其他粉料进行搅拌，搅拌过程较为复杂和费时，使得制备效率不高。
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种可以有效提高制备效率的锂电池电极浆料及极片的制备、极片及锂离子电池。
一方面，本发明提供了一种锂电池电极浆料的制备方法，其包括以下步骤：
1)将粉体活性材料、粉体导电剂和粉体粘结剂固态混合，形成混合粉体；
2)将步骤1)中制得的混合粉体和溶剂进行混合，形成电极浆料。
进一步地，上述步骤1)中，粉体活性材料、粉体导电剂和粉体粘结剂经过机械搅拌预混后形成混合粉体。
进一步地，上述步骤1)中，粉体活性材料、粉体导电剂和粉体粘结剂研钵研磨混合。
进一步地，上述步骤1)中，粉体活性材料、粉体导电剂和粉体粘结剂混合至少10分钟。
进一步地，上述步骤2)中，混合粉体和溶剂通过搅拌罐进行混合。
进一步地，上述步骤2)中，搅拌罐的搅拌速度至少为300r/分钟，搅拌时间至少为2小时。
进一步地，上述步骤2)中，混合粉体、溶剂还和丁苯橡胶乳液混合。
另一方面，本发明提供了一种锂离子电池极片的制备方法，将上述的一种锂电池电极浆料的制备方法所制得的电极浆料涂覆在集流体上。
再一方面，本发明提供了一种锂离子电池极片，包括集流体和电极浆料，通过上述的一种锂离子电池极片的制备方法制成。
再另一方面，本发明提供了一种锂离子电池，包括电池本体，其特征在于，电池本体包括上述的一种锂离子电池极片。
本发明所提供的一种锂电池电极浆料及极片的制备、极片及锂离子电池，其相较于现有技术主要具有以下优点：通过采用一锅料法，将粉体粘结剂、粉体导电剂和粉体活性材料在固态的粉体状态之下搅拌预混，再加入溶剂，充分搅拌混合；因而，一方面，将制胶搅拌和混合搅拌合并成一个搅拌过程，缩短了配料时间，无需等待粘结剂的溶解，有效地提高了制备效率；另一方面，新增固体粉末预混过程，提高了粉末混合的均匀性，利于提高浆料的均匀性。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的一种锂离子电池电极浆料在显微观察下和对比例的对比示意图。
图2为本发明实施例提供的一种锂离子电池电极浆料和对比例的流变测试曲线对比图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例一：
本实施例一提供的一种锂离子电池电极浆料的制备方法包括以下步骤：
1)取94g天然石墨负极材料、4g超导电炭黑(SP)，3g羧甲基纤维素(CMC)，在研钵中研磨混合10分钟，形成混合粉体；
2)将上述混合粉体放入搅拌罐，再加入90g溶剂和1g丁苯橡胶乳液(SBR)，按300r/min转速搅拌2小时混合成均匀的浆料。
之后取上述浆料100g放入10ml量筒，静置48小时后，取上部液体进行显微观察(见图1)。取上述浆料70g放入流变仪中，测试浆料流动性(见图2和表1)。
另外，还将上述电极浆料应用在锂离子电池极片的制备方法中，具体将所制得的电极浆料涂覆在集流体上。然后，可以制得锂离子电池极片和锂离子电池。
实施例二：
其他与实施例一所述相同，不同之处在于：步骤1)中可以根据需要采取其他机械混合方式，混合时间也可以根据需要进行调整。
实施例三：
其他与实施例一所述相同，不同之处在于：步骤2)中搅拌转速和搅拌时间可以根据需要进行调整。
对比例一：
取3g羧甲基纤维素(CMC)放入搅拌罐，再加入90g溶剂和1g丁苯橡胶乳液(SBR)，按300r/min转速搅拌2小时，形成透明胶水；
将94g天然石墨负极材料、4g超导电炭黑(SP)在研钵中研磨混合10分钟，形成混合粉体，将上述混合粉体和透明胶水搅拌罐，按300r/min转速搅拌2小时混合成浆料。
取上述浆料100g放入10mL量筒，静置48小时后，取上部液体进行显微观察(见图1)。
取上述浆料70g放入流变仪中，测试浆料流动性(见图2和表1)。
对比例二：
取3g羧甲基纤维素(CMC)放入搅拌罐，再加入90g溶剂和1g丁苯橡胶乳液(SBR)，按300r/min转速搅拌2小时，形成透明胶水；
将94g天然石墨负极材料、4g超导电炭黑(SP)在研钵中研磨混合10分钟，形成混合粉体，将上述混合粉体和透明胶水搅拌罐，按300r/min转速搅拌1小时混合成浆料。
取上述浆料100g放入10mL量筒，静置48小时后，取上部液体进行显微观察(见图1)。
取上述浆料70g放入流变仪中，测试浆料流动性(见图2和表1)。
对比例三：
取3g羧甲基纤维素(CMC)放入搅拌罐，再加入90g溶剂和1g丁苯橡胶乳液(SBR)，按300r/min转速搅拌10分钟，形成透明胶水；
将94g天然石墨负极材料、4g超导电炭黑(SP)在研钵中研磨混合10分钟，形成混合粉体，将上述混合粉体和透明胶水搅拌罐，按300r/min转速搅拌2小时混合成浆料。
取上述浆料100g放入10mL量筒，静置48小时后，取上部液体进行显微观察(见图1)。
取上述浆料70g放入流变仪中，测试浆料流动性(见图2和表1)。
表1流变拟合结果
锅号 IgK 消耗时间
实施例1 1# 1.21 130分钟
对比例1 2# 1.19 240分钟
对比例2 3# 1.01 180分钟
对比例3 3# 1.01 130分钟
根据图1所示，显微图像表明本发明制备的实施例1浆料和对比例1达到了同样的分散效果，而且节省了2个小时。对比例2和对比例3由于混合时间缩短，导致未充分混合均匀，发生石墨粉体沉降，而颗粒密度偏低，并且对比例3明显有团聚形成的大颗粒物，进一步说明利用本发明的方法制备得到的浆料已充分混合均匀。
根据图2所示，实施例1和对比例1结果表明本发明制备的浆料方法达到了和传统的制胶法浆料同样的性能，而且节省了2个小时。对比例2和对比例3由于混合时间缩短，导致未充分混合均匀，发生锰酸锂和石墨粉体沉降，而粘度偏低，说明利用本发明的方法制备得到的浆料已充分混合均匀。
综上，本实施例所提供的一种锂电池电极浆料及极片的制备、极片及锂离子电池，其相较于现有技术主要具有以下优点：通过采用一锅料法，将粉体粘结剂、粉体导电剂和粉体活性材料在固态的粉体状态之下搅拌预混，再加入溶剂，充分搅拌混合；因而，一方面，将制胶搅拌和混合搅拌合并成一个搅拌过程，缩短了配料时间，无需等待粘结剂的溶解，有效地提高了制备效率；另一方面，新增固体粉末预混过程，提高了粉末混合的均匀性，利于提高浆料的均匀性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种锂电池电极浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将粉体活性材料、粉体导电剂和粉体粘结剂固态混合，形成混合粉体；
2)将步骤1)中制得的混合粉体和溶剂进行混合，形成电极浆料。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池电极浆料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，粉体活性材料、粉体导电剂和粉体粘结剂经过机械搅拌混合后形成混合粉体。
3.根据权利要求2所述的一种锂电池电极浆料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，粉体活性材料、粉体导电剂和粉体粘结剂研钵研磨混合。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种锂电池电极浆料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，粉体活性材料、粉体导电剂和粉体粘结剂混合至少10分钟。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池电极浆料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，混合粉体和溶剂通过搅拌罐进行混合。
6.根据权利要求5所述的一种锂电池电极浆料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，搅拌罐的搅拌速度至少为300r/分钟，搅拌时间至少为2小时。
7.根据权利要求1、5或6所述的一种锂电池电极浆料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，混合粉体、溶剂还和丁苯橡胶乳液混合。
8.一种锂离子电池极片的制备方法，其特征在于，将权利要求1-7任一所述的一种锂电池电极浆料的制备方法所制得的电极浆料涂覆在集流体上。
9.一种锂离子电池极片，包括集流体和电极浆料，其特征在于，通过权利要求8所述的一种锂离子电池极片的制备方法制成。
10.一种锂离子电池，包括电池本体，其特征在于，所述电池本体包括如权利要求9所述的一种锂离子电池极片。
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