CN108963232A - 一种新能源电池负极浆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种新能源电池负极浆料及其制备方法，原料为：膨胀石墨80‑95份、碳纤维4‑18份、导电炭黑2‑2.5份、多元醇1.5‑3份、丁苯橡胶1‑2份、羧甲基纤维素3‑5份和去离子水100‑120份。与现有技术相比，本发明控制原料的选择、用量比，制备过程中的加料顺序和搅拌时间、速度等，有利于提高导电性能和导电的均匀性，提高循环性能。防止团聚、凝结和到分，有利于提高电池的循环性能和安全性。

Description

一种新能源电池负极浆料及其制备方法
技术领域
本发明属于电池材料领域，具体涉及一种新能源电池负极浆料及其制备方法。
背景技术
锂离子电池由于其能量密度高，工作电压高，循环性能好等优点，而广泛应用于移动电话，笔记本电脑，电动汽车等领域。
锂离子电池的负极是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧，经干燥、滚压而成。
负极浆料不团聚、不结块，不掉粉、粘结性好，是电池浆料及制备的关键问题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新能源电池负极浆料，利用膨胀石墨、碳纤维、CMC、SBR和多元醇，提高电极负极浆料的导电性，提高粘结性，防止掉粉。
本发明的另一目的在于提供一种新能源电池负极浆料的制备方法，控制原料的加入顺序、搅拌速度，并经过过筛，防止负极浆料团聚。
本发明具体技术方案如下：
一种新能源电池负极浆料，包括以下重量份原料：
所述多元醇选自甘油或丙二醇。
本发明提供的一种新能源电池负极浆料的制备方法，包括以下步骤：
1)将去离子水60-80份加入到行星搅拌机内，在搅拌条件下加入羧甲基纤维素3-5份，继续保持搅拌，得混合物A；
2)将导电炭黑2-2.5份过筛加入到步骤1)所述混合物A中，在公转速度20rpm-60rpm，分散速度1000-1600rpm条件下搅拌；
3)向步骤2)所得体系中加入膨胀石墨80-95份和碳纤维4-18份，在公转速度20rpm-60 rpm，分散速度1000-1600rpm条件下搅拌，得混合物B；
4)将剩余的配方量的去离子水、丁苯橡胶1-2份和多元醇1.5-3份搅拌条件下混匀，得混合物C；
5)将混合物C加入到混合物B中，在公转速度20rpm-40rpm，分散速度900-1400rpm条件下搅拌，然后进行抽真空搅拌，搅拌15-40min，即得新能源电池负极浆料。
步骤1)中所述搅拌条件下是指公转速度20-40rpm、分散速度600-1000rpm的条件下。
步骤1)中所述继续搅拌是指在公转速度20-40rpm、分散速度600-1000rpm的条件下保持搅拌40-60min。
步骤2)中所述过筛是指过300-400目筛。步骤2)中所述搅拌时间1-2h。
步骤3)中所述搅拌时间为1.5-2h。
步骤4)中所述搅拌速度为2000-3000rpm条件下搅拌混合50-110min。
步骤5)中所述在公转速度20rpm-40rpm，分散速度900-1400rpm条件下搅拌时间为2-3h。
步骤5)中抽真空搅拌公转速度为30-40rpm。
本发明制备过程中，控制CMC、导电炭黑、膨胀石墨和碳纤维用量比，有利于活性材料分散均匀，提高充放电性能。先将去离子水和CMC混合，在过筛加入导电炭黑，充分搅拌后，有利于CM吸附在导电炭黑的表面，使其充分分散、控制导电炭黑的粒径，使其导电性能更优异持久。再加入的膨胀石墨和碳纤维，膨胀石墨有润滑性，有利于分散均匀，而且，CMC也会吸附在膨胀石墨和碳纤维的表面，因此的造成的空间位阻斥力使其充分分散，有利于分散，不团聚，导电更均匀，循环性更好。剩余的去离子水、丁苯橡胶和多元醇一起加入，由于多元醇的多羟基存在吸附在丁苯橡胶表面，有利于丁苯橡胶分散在水中，在体系中更稳定，提高粘结性。导电炭黑、膨胀石墨和碳纤维由于CMC已经充分混合分散，此时加入的丁苯橡胶充分混合在上述分散体系中，避免发生团聚，主要提高负极浆料的粘结性，防止脱落、掉粉。而且，活性材料分散均匀，有利于导电均匀，提高循环性能。
本发明控制导电炭黑、膨胀石墨和碳纤维用量比，并且分散均匀，比表面积大，有利于提高并平衡垂直和水平方向的导电性能，提高电池容量。加入的多元醇和丁苯橡胶有利于提高粘结性，还能防止凝胶、团聚，结块的问题，有利于提高电池的循环性能，还能提高电池的安全性。而且，本发明中控制每一步的搅拌速度和搅拌时间，有利于控制原料的分散均匀，不破坏粘结性能。
与现有技术相比，本发明控制原料的选择、用量比，制备过程中的加料顺序和搅拌时间、速度等，有利于提高导电性能和导电的均匀性，提高循环性能。防止团聚、凝结和到分，有利于提高电池的循环性能和安全性。
具体实施方式
实施例1
一种新能源电池负极浆料，包括以下重量份原料：
上述新能源电池负极浆料的制备方法，包括以下步骤：
1)将去离子水70份加入到行星搅拌机内，在公转速度30rpm、分散速度700rpm的搅拌条件下加入羧甲基纤维素3.8份，继续保持搅拌50min，得混合物A；
2)将导电炭黑2份过300目筛加入到步骤1)所述混合物A中，在公转速度40rpm，分散速度1300rpm条件下搅拌1.5h；
3)向步骤2)所得体系中加入膨胀石墨85份和碳纤维11份，在公转速度30rpm，分散速度1400rpm条件下搅拌2h，得混合物B；
4)将配方量剩余的去离子水、丁苯橡胶1.3份和甘油1.8份在3000rpm条件下搅拌混合 80min混匀，得混合物C；
5)将混合物C加入到混合物B中，在公转速度40rpm，分散速度1000rpm条件下搅拌2h，然后公转速度为40rpm进行抽真空搅拌，搅拌30min，即得新能源电池负极浆料。
实施例2
一种新能源电池负极浆料，包括以下重量份原料：
上述新能源电池负极浆料的制备方法，包括以下步骤：
1)将去离子水80份加入到行星搅拌机内，在公转速度40rpm、分散速度800rpm的搅拌条件下加入羧甲基纤维素4.5份，继续保持搅拌50min，得混合物A；
2)将导电炭黑2.4份过400目筛加入到步骤1)所述混合物A中，在公转速度40rpm，分散速度1400rpm条件下搅拌1.5h；
3)向步骤2)所得体系中加入膨胀石墨93份和碳纤维16份，在公转速度50rpm，分散速度 1600rpm条件下搅拌1.8h，得混合物B；
4)将配方量剩余的去离子水、丁苯橡胶2份和丙二醇1.8份在3000rpm条件下搅拌混合 100min混匀，得混合物C；
5)将混合物C加入到混合物B中，在公转速度40rpm，分散速度1200rpm条件下搅拌2h，然后公转速度为30rpm进行抽真空搅拌，搅拌40min，即得新能源电池负极浆料。
对比例1
新能源电池负极浆料的配方与实施例1相同，
对比例1的制备方法为：
将所有原料于行星搅拌机内混合，在公转速度40rpm、分散速度1200rpm的搅拌条件下搅拌6h，即可。
对比例2
新能源电池负极浆料的配方与实施例2相同，
对比例2的制备方法为：
1)将配方量的膨胀石墨、碳纤维、导电炭黑、丙二醇和羧甲基纤维素及去离子水置于行星搅拌机内，在公转速度40rpm、分散速度1400rpm的搅拌条件下搅拌4.5h；
2)再加入丁苯橡胶，在公转速度40rpm、分散速度1200rpm的条件下，就选
粘结性检测：
将实施例1-2和对比例1-2制备的负极浆料分别涂布在金属集流体上，控制涂覆厚度为 50-60μm，然后烘干，压片，冲片即得负极片。利用相同方法和实验条件用金属刀片在实施例1-2和对比例1-2制备的负极片划100次，实施例1制备的负极片涂层脱落面积小于0.5％,，实施例2制备的负极片涂层脱落小于1％。而对比例1-2制备的负极片涂层脱落在26％左右，脱落严重。
将实施例1-2和对比例1-2负极浆料制备的负极片相同条件敲片检测，实施例1-2的负极片不掉粉，而对比例1-2的负极片有少量掉粉。
实施例1-2和对比例1-2的负极浆料按照相同的方法制备的负极片分别与离子锂电池正极片组装成电池，进行试验，以100mAh/g的电流密度进行充放电循环，循环500次后，检测实施例1-2和对比例1-2的负极片掉粉情况，实施例1-2基本不掉粉，对比例1掉粉严重，对比例2少量掉粉。
充放电检测：
实施例1-2和对比例1-2的负极浆料按照相同的方法制备的负极片分别与离子锂电池正极片组装成电池，进行试验，以100mAh/g的电流密度进行充放电循环，测试负极容量和循环寿命，实施例1在50mA/g充放速度下，首次放电比容量为762mAh/g，800次循环保持率93％。实施例2在50mA/g充放速度下，首次放电比容量为791mAh/g，800次循环保持率92％。对比例1在50mA/g充放速度下，首次放电比容量为521mAh/g，800次循环保持率52％。对比例2在50mA/g充放速度下，首次放电比容量为575mAh/g，800次循环保持率60％。

Claims (10)

1.一种新能源电池负极浆料，其特征在于，所述新能源电池负极浆料包括以下重量份原料：
2.根据权利要求1所述的新能源电池负极浆料，其特征在于，所述多元醇选自甘油或丙二醇。
3.一种权利要求1或2所述的新能源电池负极浆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法，包括以下步骤：
1)将去离子水80份加入到行星搅拌机内，在公转速度40rpm、分散速度800rpm的搅拌条件下加入羧甲基纤维素4.5份，继续保持搅拌50min，得混合物A；
2)将导电炭黑2.4份过400目筛加入到步骤1)所述混合物A中，在公转速度40rpm，分散速度1400rpm条件下搅拌1.5h；
3)向步骤2)所得体系中加入膨胀石墨93份和碳纤维16份，在公转速度50rpm，分散速度1600rpm条件下搅拌1.8h，得混合物B；
4)将配方量剩余的去离子水、丁苯橡胶2份和丙二醇1.8份在3000rpm条件下搅拌混合100min混匀，得混合物C；
5)将混合物C加入到混合物B中，在公转速度40rpm，分散速度1200rpm条件下搅拌2h，然后公转速度为30rpm进行抽真空搅拌，搅拌40min，即得电池负极浆料。
4.根据权利要求3所述的新能源电池负极浆料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述搅拌条件下是指公转速度20-40rpm、分散速度600-1000rpm的条件下。
5.根据权利要求3或4所述的新能源电池负极浆料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述继续搅拌是指在公转速度20-40rpm、分散速度600-1000rpm的条件下保持搅拌40-60min。
6.根据权利要求3或4所述的新能源电池负极浆料的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述过筛是指过300-400目筛；步骤2)中所述搅拌时间1-2h。
7.根据权利要求3或4所述的新能源电池负极浆料的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述搅拌时间为1.5-2h。
8.根据权利要求3或4所述的新能源电池负极浆料的制备方法，其特征在于，步骤4)中所述搅拌速度为2000-3000rpm条件下搅拌混合50-110min。
9.根据权利要求3或4所述的新能源电池负极浆料的制备方法，其特征在于，步骤5)中所述在公转速度20rpm-40rpm，分散速度900-1400rpm条件下搅拌时间为2-3h。
10.根据权利要求3或4所述的新能源电池负极浆料的制备方法，其特征在于，步骤5)中抽真空搅拌公转速度为30-40rpm。
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