CN109301169A - 锂离子电池正极浆料组分及混料工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池正极浆料组分，它按质量百分比计量下列组分：正极活性物质88～97%、导电剂1.5～6%、粘结剂1.5～6%，在组分之外还要置备工艺性用的NMP溶剂。本发明还包括锂离子电池正极浆料混合工艺，它包括制胶、干混、匀浆、添加导电剂、分散和过滤工序。本发明组分配置合理，混料工艺有效促成浆料组分颗粒之间相互研磨、撞击，从而提升分散结果，有利于制成的浆料组分分布一致性。经上述混粒工艺后，促成导电剂和正极活性材料组分相互包容性混合，再在湿混过程中添加预留的导电剂，经高速搅拌分散促使导电剂充分散开，此效果有利于形成导电网络，从而达到提升正极浆料导电性能的目的。

Description

锂离子电池正极浆料组分及混料工艺
技术领域
本发明属于电化学电池技术领域，具体地讲，本发明涉及一种制作锂离子电池正极浆料，特别是锂离子电池正极浆料组分及混料工艺。
背景技术
锂离子电池属于一种高能量电池，其制造工艺相对于铅酸蓄电池要复杂一些，而且技术要求高，所以生产过程质控特别重要，稍有疏忽易产生同批产品电性能不一致的问题。锂离子电池的正负极是核心构件，制造质量直接影响产品电性能，其中数正极制造质量影响最大。制作锂离子电池时要在正极板栅上外涂正极浆料，它需要配套合浆、涂布和电芯成形等工艺。合浆工艺是基础，配置质量直接影响正极的工作质量。随着科技的进步，一些高科技装备对配套的锂离子电池电性能要求极高，因此制造难度加大，其配套工艺必须相应改进。为了进一步提高正电极的导电性和一致性，对配置的活性物质颗粒度要求越来越小，甚至达纳米级。另外，在正极浆料配比中正极活性物质占比也大幅增加。这些变化虽然能够改善正极浆料的导电性和一致性，但是超细组分带来的另一个问题是表面张力则成倍增加，必然给均匀合浆带来不小的难度。
发明内容
本发明主要针对现有技术的不足，提出一种锂离子电池正极浆料组分，该组分配置合理、原料易得，另外结合超细组分表面张力大，合浆时难以分散均匀的问题，提出一种提升锂离子电池正极浆料导电性和一致性的混料工艺，该工艺简便、实施条件低、组分分散均匀。
本发明通过下述技术方案实现技术目标。
锂离子电池正极浆料组分，其改进之处在于按质量百分比计量下列组分：正极活性物质88～97%、导电剂1.5～6%、粘结剂1.5～6%，在组分之外还要置备工艺性用的NMP溶剂。
作为进一步改进方案，导电剂是SP、碳纳米管、单壁碳纳米管、石墨烯、乙炔黑和科琴黑的一种或多种混合物。
作为进一步改进方案，所述正极活性物质是磷酸铁锂、三元材料、锰酸锂和钴酸锂一种或多种混合物。
锂离子电池正极浆料混合工艺，它包括制胶、干混、匀浆、添加导电剂、分散和过滤工序，其特征在于：
所述制胶工序，首先按组分配比量取粘结剂，另按每取用粘结剂1%的量就得添加18～20倍量的工艺性用NMP溶剂，粘结剂和添加的NMP溶剂一并投入搅拌机内，在真空条件下高速搅拌分散3～4h，制成固含量4.5～5.5%的胶液，在真空状态下搁置待用；
所述干混工序，按组分配比量取正极活性物质并足量投入到搅拌机内，在搅拌过程中顺序掺入部分导电剂，掺入量为导电剂总量的60～80%，然后在真空条件下高速搅拌分散0.5～1h，在停机状态下，刮下粘附在缸壁、浆叶和底角的原料，再一次在真空条件下高速搅拌分散0.5～1h；
所述匀浆工序，干混之后接着按组分中粘结剂的份量添加已制备的专用胶液，在真空条件下高速搅拌分散0.5～1h制成半成品浆料；
所述添加导电剂工序，匀浆之后将剩余的导电剂添加到半成品浆料中，经高速搅拌分散0.5～1h，在停机状态下，刮下粘附在缸壁、浆叶和底角的原料，再一次高速搅拌分散0.5～1h；
所述分散工序，现场实测浆料粘度，通过添加NMP进一步降低粘度至1000±50mPa·s，添加NMP后高速搅拌分散3～4h。
所述过滤工序，从搅拌机内取出浆料，浆料经150目滤网后即可用于涂布。
作为进一步改进方案，所述高速搅拌指公转15～500rpm和自转500～1500rpm，所述真空条件为-60～-90KPa。
本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：
1、本发明中导电剂和正极活性物质经高速搅拌分散，此种干混后易形成包容性混合，有利于建立导电网络。
2、干混之后加入专用胶液，在高固含量状态下高速搅拌，搅拌过程中原料之间相互研磨、摩擦，此过程有利于颗粒打开、分散，为提升正极浆料一致性和导电性创造基础条件；
3、将剩下的导电剂添加到高固含量浆料中，经搅拌使导电剂分散开并嵌入正极活性物质颗粒之间和颗粒表面，有利于导电网络进一步优化。
具体实施方式
下面通过实施例来作进一步说明本发明。
锂离子电池正极浆料组分，按质量百分比计量下列组分：正极活性物质88～97%、导电剂1.5～6%、粘结剂1.5～6%，在组分之外还要置备工艺性用的NMP溶剂，具体安排见《实施例组分配置表》。
实施例组分配置表
锂离子电池正极浆料混合工艺，它包括制胶、干混、匀浆、添加导电剂、分散和过滤工序。
制胶工序
首先按组分配比量取粘结剂，另按每取用粘结剂1%的量就得添加18～20倍量的工艺性用NMP溶剂，粘结剂和添加的NMP溶剂一并投入搅拌机内，在真空条件下高速搅拌分散3～4h，制成固含量4.5%～5.5%的胶液，在真空状态下搁置待用。
干混工序
按组分配比量取正极活性物质并足量投入到搅拌机内，在搅拌过程中顺序掺入部分导电剂，掺入量为导电剂总量的60～80%，然后在真空条件下高速搅拌分散0.5～1h，在停机状态下，刮下粘附在缸壁、浆叶和底角的原料，再一次在真空条件下高速搅拌分散0.5～1h。
匀浆工序
干混之后接着按组分中粘结剂的份量添加已制备的专用胶液，在真空条件下高速搅拌分散0.5～1h制成半成品浆料。
添加导电剂工序
匀浆之后将剩余的导电剂添加到半成品浆料中，经高速搅拌分散0.5～1h，在停机状态下，刮下粘附在缸壁、浆叶和底角的原料，再一次高速搅拌分散0.5～1h。
分散工序
现场实测浆料粘度，通过添加NMP进一步降低粘度至1000±50mPa·s，添加NMP后高速搅拌分散3～4h。
过滤工序
从搅拌机内取出浆料，浆料经150目滤网后即可用于涂布。
上述工序中高速搅拌指公转15～500rpm和自转500～1500rpm。真空条件为-60～-90Kpa。
NMP是一种易挥发的溶剂，仅作为工艺性调配浆料用，制成的浆料用于涂布时，NMP自然挥发掉。
本发明通过下述实施例验证，具体工况见《实施例不同工艺参数安排表》。验证结果证明本发明组分配置合理，混料工艺有效促成浆料组分颗料之间相互研磨、撞击，从而提升分散效果，有利于强化浆料组分分布一致性。经上述混料工艺后，促成导电剂和正极活性材料组分相互包容性混合，再在湿混过程中添加预留的导电剂，经高速搅拌分散促使导电剂充分散开，并嵌入正极活性物质颗料之间和颗料表面，有利于导电网络进一步优化，从而达到提升正极浆料导电性能的目的。
实施例不同工艺参数安排表

Claims (5)

1.一种锂离子电池正极浆料组分，其特征在于按质量百分比计量下列组分：正极活性物质88～97%、导电剂1.5～6%、粘结剂1.5～6%，在组分之外还要置备工艺性用的NMP溶剂。
2.根据权利要求1所述锂离子电池正极浆料组分，其特征在于所述导电剂是SP、碳纳米管、单壁碳纳米管、石墨烯、乙炔黑和科琴黑的一种或多种混合物。
3.根据权利要求1所述锂离子电池正极浆料组分，其特征在于：所述正极活性物质是磷酸铁锂、三元材料、锰酸锂和钴酸锂一种或多种混合物。
4.配套权利要求1所述的锂离子电池正极浆料混合工艺，它包括制胶、干混、匀浆、添加导电剂、分散和过滤工序，其特征在于：
所述制胶工序，首先按组分配比量取粘结剂，另按每取用粘结剂1%的量就得添加18～20倍量的工艺性用NMP溶剂，粘结剂和添加的NMP溶剂一并投入搅拌机内，在真空条件下高速搅拌分散3～4h，制成固含量4.5～5.5%的胶液，在真空状态下搁置待用；
所述干混工序，按组分配比量取正极活性物质并足量投入到搅拌机内，在搅拌过程中顺序掺入部分导电剂，掺入量为导电剂总量的60～80%，然后在真空条件下高速搅拌分散0.5～1h，在停机状态下，刮下粘附在缸壁、浆叶和底角的原料，再一次在真空条件下高速搅拌分散0.5～1h；
所述匀浆工序，干混之后接着按组分中粘结剂的份量添加已制备的专用胶液，在真空条件下高速搅拌分散0.5～1h制成半成品浆料；
所述添加导电剂工序，匀浆之后将剩余的导电剂添加到半成品浆料中，经高速搅拌分散0.5～1h，在停机状态下，刮下粘附在缸壁、浆叶和底角的原料，再一次高速搅拌分散0.5～1h；
所述分散工序，现场实测浆料粘度，通过添加NMP进一步降低粘度至1000±50mPa·s，添加NMP后高速搅拌分散3～4h；
所述过滤工序，从搅拌机内取出浆料，浆料经150目滤网后即可用于涂布。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池正极浆料混合工艺，其特征在于：所述高速搅拌指公转15～500rpm和自转500～1500rpm，所述真空条件为-60～-90KPa。
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