CN110556506A - 锂离子电池正极粘结剂的制备方法 - Google Patents

锂离子电池正极粘结剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的是一种锂离子电池正极粘结剂的制备方法，将固体活性物质、导电剂、PVDF5130与HSV900加入搅拌设备中混合，得到第一混合物，将N‑甲基吡咯烷酮加入搅拌设备中与第一混合物共同搅拌，得到第二混合物，将第二混合物中继续加入N‑甲基吡咯烷酮，得到浆料，其中，所述导电剂为固体导电剂与液体导电剂中的一种或两种。本发明提供的粘结剂的制备方法工艺简单，浆料品质提升，且降低生产成本。

Description

锂离子电池正极粘结剂的制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池正极粘结剂的制备方法。
背景技术
锂离子电池在浆料配置过程中，需要使用粘结剂来粘结各粉料颗粒以及箔材，目前正极所使用的油系粘结剂通常有PVDF5130以及HSV900两种。由于PVDF5130与HSV900本身性质有所不同，通常将PVDF5310用于磷酸铁锂正极浆料配置中，而HSV900则用于三元NCM正极浆料配置中。
PVDF5310分子链长，分子量大，粘结性好，但溶解性偏差，价格也偏高；在实际加工的过程中PVDF5130在配料、涂布工序时，存在浆料粘度偏高，浆料流动性差的现象，在辊压、装配工序时，存在一定程度的掉粉、反弹等现象；HSV900分子链短，分子量小，溶解性好，但粘结性偏差，性能波动大，纯净度较差，易引入其他杂质，且用量偏高。因此在现今锂离子电池追求能量密度与电池一致性的大环境下，就显得比较劣势。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种可解决上述问题的锂离子电池正极粘结剂的制备方法。
一种锂离子电池正极粘结剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
将固体活性物质、导电剂、PVDF5130和HSV900加入搅拌设备混合，得到第一混合物；将N-甲基吡咯烷酮加入搅拌设备与第一混合物共同搅拌，得到第二混合物；在搅拌设备中继续加入N-甲基吡咯烷酮与第二混合物共同搅拌，得到浆料。
所述第一混合物中的导电剂为固体导电剂与液体导电剂中的一种或两种。
所述固体活性物质的质量比例为0.90～0.985，所述导电剂的质量比例为0.005～0.5，所述PVDF5130的质量比例为0.005～0.5，所述HSV900的质量比例为0.005～0.5,且所述固体活性物质、所述导电剂、所述PVDF5130和所述HSV900的质量比之和为100％。
所述PVDF5130与所述HSV900均为粉体物质。
所述固体活性物质为磷酸铁锂、镍钴锰三元(NCM)、镍钴铝三元(NCA)中的一种。
所述固体导电剂为导电炭黑、导电石墨、科琴黑中的一种或多种。
所述液体导电剂为碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。
一种锂离子电池正极粘结剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
将PVDF5130、HSV900及N-甲基吡咯烷酮加入搅拌设备混合，得到第一混合物；将固体活性物质、导电剂加入搅拌设备与第一混合物共同搅拌，得到第二混合物；在搅拌设备中加入N-甲基吡咯烷酮与第二混合物共同搅拌，得到浆料。
所述第二混合物的制备条件为20～50℃的物料温度，-0.085～-0.095mPa的真空条件及1～5小时的搅拌时间。
所述浆料的制备条件为20～50℃的物料温度，-0.085～-0.095mPa的真空条件及1～3小时的搅拌时间。
本发明的锂离子电池正极粘结剂的制备方法，能够在固含量相近的前提下降低浆料粘度，增强浆料流动性，且能够降低配料过程难度，提升浆料品质。
附图说明
图1示出了本发明提出的一种锂离子电池正极粘结剂的制备方法的流程图。
图2示出了本发明提出的一种锂离子电池正极粘结剂的另一制备方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案、目的与方案的优点更加清楚明确，以下结合具体的实施案例，来对本发明的技术做进一步的详细说明。应当知道，此处详细说明的实施案例仅作为解释本发明所用，并不限制本发明。
本发明提供的一种锂离子电池正极粘合剂的制备方法，具体包括以下步骤：按质量比例称取0.90～0.985份固体活性物质、0.005～0.5份导电剂、0.005～0.5份PVDF5130和0.005～0.5份HSV900。其中，PVDF5130和HSV900中文名称均为聚偏氟乙烯，但PVDF5130和HSV900的区别在于二者所含分子量不同。将固体活性物质、导电剂、PVDF5130和HSV900加入搅拌设备混合，得到第一混合物，其中导电剂是固体导电剂与液体导电剂中的一种或两种。固体活性物质可为磷酸铁锂、镍钴锰三元(NCM)、镍钴铝三元(NCA)中的一种。固体导电剂可为导电炭黑、导电石墨、科琴黑中的一种或多种。液体导电剂为碳纳米管、石墨烯中的一种或多种；将N-甲基吡咯烷酮(NMP)加入搅拌设备，在20～50℃的物料温度、-0.085～-0.095mPa的真空条件下，同第一混合物一同搅拌1～5小时，得到第二混合物；在搅拌设备中继续加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)，在20～50℃的物料温度、-0.085～-0.095mPa真空条件下与第二混合物共同搅拌1～3小时，得到浆料。
在本实施方式中，所述PVDF5130和所述HSV900均为粉体物质。
下面将结合具体实施例解释锂离子电池正极粘结剂的制备方法。
本发明第一实施方式提供一种锂离子电池正极粘结剂的制备方法，包括如下步骤：按质量比例称取0.958份固体活性物，0.02份固体导电剂，0.011份PVDF5130和0.011份PVDF5130，固体活性物质、固体导电剂、PVDF5130和PVDF5130的质量比之和为100％。在本实施例中，固体活性物质选择磷酸铁锂，磷酸铁锂作为储能设备，具有高能量密度，且磷酸铁锂是目前最安全的锂离子电池正极材料，不含有对人体有害的重金属元素。在其他实施例中，固体活性物质可替换为镍钴锰三元(NCM)、镍钴铝三元(NCA)；在本实施例中，导电剂选取固体导电剂，固体导电剂选择导电石墨，导电石墨不仅具有高导电性能，还还具有耐腐蚀、强度高、质轻等特点。在其他实施例中，固体导电剂可替换为导电炭黑、科琴黑或同时加入多种。
将上述固体活性物质磷酸铁锂、固体导电剂导电石墨、PVDF5130与HSV900加入搅拌设备混合，得到第一混合物。再将N-甲基吡咯烷酮(NMP)加入搅拌设备，在20～50℃的物料温度、-0.085～-0.095mPa真空条件下与第一混合物一同搅拌1～5小时，得到第二混合物。继续加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)，在20～50℃的物料温度、-0.085～-0.095mPa真空条件下与第二混合物搅拌1～3小时，得到浆料。
本发明第二实施方式提供一种锂离子电池正极粘结剂的制备方法，包括如下步骤：按质量比例称取0.958份固体活性物，0.02份液体导电剂，0.011份PVDF5130和0.011份HSV900，固体活性物、液体导电剂、PVDF5130和HSV900的质量比之和为100％。在本实施例中，固体活性物质选择磷酸铁锂，在其他实施例中，固体活性物质可替换为镍钴锰三元(NCM)、镍钴铝三元(NCA)；在本实施例中，导电剂选取液体导电剂，液体导电剂选择碳纳米管，碳纳米管具有高强度及良好的柔韧性，且具有良好的导电性能。在其他实施例中液体导电剂可替换为石墨烯，或同时加入碳纳米管和石墨烯。
将上述固体活性物质磷酸铁锂、PVDF5130和HSV900加入搅拌设备混合，得到第一混合物。再将液体导电剂碳纳米管及N-甲基吡咯烷酮(NMP)加入搅拌设备，在20～50℃的物料温度，-0.085～-0.095mPa真空条件下与第一混合物一同搅拌1～5小时，直到混合物变成粘稠光亮的糊状，得到第二混合物。继续加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)，在20～50℃的物料温度，-0.085～-0.095mPa真空条件下与第二混合物搅拌1～3小时，得到浆料。
本发明第三实施方式提供一种锂离子电池正极粘结剂的制备方法，包括如下步骤：按质量比例称取0.958份固体活性物，0.01份固体导电剂，0.01份液体导电剂，0.011份PVDF5130和0.011份HSV900，固体活性物、固体导电剂、液体导电剂、PVDF5130和HSV900的质量比之和为100％。
将上述固体活性物质磷酸铁锂、固体导电剂导电石墨、液体导电剂碳纳米管、PVDF5130和HSV900加入搅拌设备混合，得到第一混合物。在本实施例或其他实施例中，固体活性物质可替换为镍钴锰三元(NCM)、镍钴铝三元(NCA)，固体导电剂可替换为导电炭黑、科琴黑或同时加入多种，液体导电剂可替换为石墨烯，或同时加入碳纳米管和石墨烯。再将N-甲基吡咯烷酮(NMP)加入搅拌设备，在20～50℃的物料温度，-0.085～-0.095mPa真空条件下与第一混合物一同搅拌1～5小时，得到第二混合物。继续加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)，在20～50℃的物料温度，-0.085～-0.095mPa真空条件下与第二混合物搅拌1～3小时，得到浆料。
本发明第四实施方式提供一种锂离子电池正极粘结剂的制备方法，包括如下步骤：按质量比例称取0.958份固体活性物，0.02份导电剂，0.011份PVDF5130和0.011份HSV900，固体活性物、导电剂、PVDF5130和HSV900的质量比之和为100％。
将PVDF5130和HSV900与N-甲基吡咯烷酮(NMP)加入搅拌设备混合，在20～50℃的物料温度，-0.085～-0.095mPa真空条件下搅拌1～3小时，得到第一混合物。将固体活性物质磷酸铁锂及导电剂加入搅拌设备混合，得到第二混合物。在本实施例或其他实施例中，固体活性物质可替换为镍钴锰三元(NCM)、镍钴铝三元(NCA)。在搅拌设备中加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)，在物料温度为20～50℃、-0.085～-0.095mPa真空条件下与第二混合物一同搅拌1～5小时，得到浆料。
本实施例中导电剂可为固体导电剂与液体导电剂中的一种或两种，固体导电剂可为导电炭黑、导电石墨、科琴黑中的一种或多种，液体导电剂可为碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。若固体导电剂与液体导电剂都加入，固体导电剂和液体导电剂的质量比例都为0.01份。
本发明能够显著增强电极片剥离强度，及增强粉料的粘结性，并且能够进一步的降低生产所需要花费的成本。
应当理解的是，本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种锂离子电池正极粘结剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
将固体活性物质、导电剂、PVDF5130和HSV900加入搅拌设备混合，得到第一混合物；
将N-甲基吡咯烷酮加入搅拌设备与第一混合物共同搅拌，得到第二混合物；
在搅拌设备中继续加入N-甲基吡咯烷酮与第二混合物共同搅拌，得到浆料。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极粘结剂的制备方法，其特征在于：所述第一混合物中的导电剂为固体导电剂与液体导电剂中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池正极粘结剂的制备方法，其特征在于：所述固体活性物质的质量比例为0.90～0.985，所述导电剂的质量比例为0.005～0.5，所述PVDF5130的质量比例为0.005～0.5，所述HSV900的质量比例为0.005～0.5,且所述固体活性物质、所述导电剂、所述PVDF5130和所述HSV900的质量比之和为100％。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池正极粘结剂的制备方法，其特征在于：所述PVDF5130与所述HSV900均为粉体物质。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池正极粘结剂的制备方法，其特征在于：所述固体活性物质为磷酸铁锂、镍钴锰三元(NCM)、镍钴铝三元(NCA)中的一种。
6.根据权利要求2所述的锂离子电池正极粘结剂的制备方法，其特征在于：所述固体导电剂为导电炭黑、导电石墨、科琴黑中的一种或多种。
7.根据权利要求2所述的锂离子电池正极粘结剂的制备方法，其特征在于：所述液体导电剂为碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。
8.一种锂离子电池正极粘结剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
将PVDF5130、HSV900及N-甲基吡咯烷酮加入搅拌设备混合，得到第一混合物；
将固体活性物质、导电剂加入搅拌设备与第一混合混物共同搅拌，得到第二混合物；
在搅拌设备中加入N-甲基吡咯烷酮与第二混合物共同搅拌，得到浆料。
9.根据权利要求1所述的锂离子电池正极粘结剂的制备方法，其特征在于：所述第二混合物的制备条件为20～50℃的物料温度，-0.085～-0.095mPa的真空条件及1～5小时的搅拌时间。
10.根据权利要求1所述的锂离子电池正极粘结剂的制备方法，其特征在于：所述浆料的制备条件为20～50℃的物料温度，-0.085～-0.095mPa的真空条件及1～3小时的搅拌时间。
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