CN110783532A - 一种锂离子电池用正极极片的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池用正极极片的制备方法，要解决的是现有甲基吡咯烷酮油系体系导致的问题。本发明具体步骤如下：步骤一，选择材料；步骤二，将材料进行匀浆，得到水性浆料；步骤三，将水性浆料进行涂布，即得到成品。本发明步骤简单，大幅度降低了锂离子电池的生产成本，促进锂离子电池生产的过程中实现效率加利润的最大化，最大程度上使其成为真正的绿色环保的锂离子电池，水性粘结剂的匀浆方法使其在生产制程过程中大大降低了成本和材料的损耗，大幅度提升了单工序生产的合格率；本发明在制备过程中研发了生产工艺稳定可靠、可商业化大规模生产的工艺路线，在三元锂离子电池3C、储能领域具有广阔的应用前景。

Description

一种锂离子电池用正极极片的制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，具体是一种锂离子电池用正极极片的制备方法。
背景技术
高效能源材料技术是重点发展的前沿技术之一，高效二次电池材料及关键技术是其中的重要组成部分。当前使用的二次电池主要有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池。锂离子电池由于具有能量密度高、输出电压高、功率大、自放电小、无记忆效应、工作温度范围宽、绿色环保等优点，在1991年便实现了商品化。目前，锂离子电池已成为笔记本电脑、移动电话、数码相机、手电筒、等电子产品的首选电源。同时，随着能源短缺与环境污染的加剧，绿色环保新能源行业的兴起显得尤为重要，所有水性锂离子电池的发明更其重要。
三元体系是目前锂离子电池最常用的正极材料，但其制作方法都是油系体系(甲基吡咯烷酮NMP)，在传统制作体系中甲基吡咯烷酮油系体系是最为常见的一种，作为溶剂体系在锂离子电池生产制作中非常重要，但是甲基吡咯烷酮并非纯环保产品，会对环境造成不良影响。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种锂离子电池用正极极片的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种锂离子电池用正极极片的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，准备水性粘合剂、导电炭黑、导电剂以及三元材料，备用；
步骤二，将三元材料、导电炭黑和导电剂进行干混，再向其中加入全部的水性粘合剂以及第一部分水进行第一次搅拌60-90min，再向其中加入第二部分水并且第二次搅拌48-75min，再向其中加入第三部分水并且第三次搅拌20-45min，再向其中加入第四部分水并且第四次搅拌25-40min，第一部分水、第二部分水、第三部分水和第四部分水的质量之比为7:7:3:3，得到水性浆料；
步骤三，将水性浆料进行涂布，即得到成品。
作为本发明实施例进一步的方案：步骤一中水性粘结剂中固体的质量分数为10％，粘度为800-1000cp.s，细度为10-15μm。
作为本发明实施例进一步的方案：步骤一中三元材料采用镍钴锰三系材料，优选523体系。
作为本发明实施例进一步的方案：步骤一中三元材料、导电炭黑、水性粘结剂和导电剂的质量之比为(95.4-96.8)：(1-2)：(1.2-2.5):(0.3-0.75)。
作为本发明实施例进一步的方案：水性浆料中的固体质量分数为70％，浆料粘度为5000-6000cp.s，细度为20-30μm。
作为本发明实施例进一步的方案：步骤二中还包括对水性浆料进行搅拌25-38min，搅拌转速为35-1800rpm，可以调整粘度。
作为本发明实施例进一步的方案：步骤二中第一次搅拌的转速为30-500rpm，第二次搅拌的转速为40-1200rpm，第三次搅拌的转速为30-1500rpm，第四次搅拌的转速为30-1500rpm。
作为本发明实施例进一步的方案：步骤二中干混的转速为30-500rpm。
与现有技术相比，本发明实施例的有益效果是：
本发明步骤简单，大幅度降低了锂离子电池的生产成本，促进锂离子电池生产的过程中实现效率加利润的最大化(即环保、能耗降低)，最大程度上使其成为真正的绿色环保的锂离子电池，水性粘结剂的匀浆方法使其在生产制程过程中大大降低了成本和材料的损耗，大幅度提升了单工序生产的合格率，大幅度克服水性三元材料产品合格率低、首次库伦效率低、自放电大、循环稳定性差的缺陷；
本发明在制备过程中研发了生产工艺稳定可靠、可商业化大规模生产的工艺路线，在三元锂离子电池3C、储能领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为锂离子电池用正极极片的制备方法中实施例2所对应组装电池的充放电曲线图。
图2为锂离子电池用正极极片的制备方法中实施例1-4所对应组装电池循环曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种锂离子电池用正极极片的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，准备水性粘合剂、导电炭黑、导电剂以及三元材料，三元材料、导电炭黑、水性粘结剂和导电剂的质量之比为95.4：1：1.2:0.3，水性粘结剂中固体的质量分数为10％，粘度为800-1000cp.s，细度为10-15μm，备用；
步骤二，将三元材料、导电炭黑和导电剂进行干混，再向其中加入全部的水性粘合剂以及第一部分水进行第一次搅拌60min，再向其中加入第二部分水并且第二次搅拌48min，再向其中加入第三部分水并且第三次搅拌20min，再向其中加入第四部分水并且第四次搅拌25min，第一部分水、第二部分水、第三部分水和第四部分水的质量之比为7:7:3:3，得到水性浆料；
步骤三，将水性浆料进行涂布，即得到成品。
实施例2
一种锂离子电池用正极极片的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，准备水性粘合剂、导电炭黑、导电剂以及三元材料，三元材料、导电炭黑、水性粘结剂和导电剂的质量之比为96.3：1.5：1.7:0.5，备用；
步骤二，将三元材料、导电炭黑和导电剂进行干混，再向其中加入全部的水性粘合剂以及第一部分水进行第一次搅拌75min，再向其中加入第二部分水并且第二次搅拌60min，再向其中加入第三部分水并且第三次搅拌30min，再向其中加入第四部分水并且第四次搅拌30min，第一次搅拌的转速为180rpm，第二次搅拌的转速为600rpm，第三次搅拌的转速为840rpm，第四次搅拌的转速为1140rpm，第一部分水、第二部分水、第三部分水和第四部分水的质量之比为7:7:3:3，得到水性浆料，对水性浆料进行搅拌30min，搅拌转速为660rpm，可以调整粘度；
步骤三，将水性浆料进行涂布，即得到成品。
实施例3
一种锂离子电池用正极极片的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，准备水性粘合剂、导电炭黑、导电剂以及三元材料，三元材料、导电炭黑、水性粘结剂和导电剂的质量之比为96.6：1.7：2.1:0.66，三元材料采用镍钴锰三系材料，备用；
步骤二，将三元材料、导电炭黑和导电剂进行干混，干混的时间为60min，转速为420rpm，再向其中加入全部的水性粘合剂以及第一部分水进行第一次搅拌84min，再向其中加入第二部分水并且第二次搅拌70min，再向其中加入第三部分水并且第三次搅拌35min，再向其中加入第四部分水并且第四次搅拌36min，第一部分水、第二部分水、第三部分水和第四部分水的质量之比为7:7:3:3，得到水性浆料；
步骤三，将水性浆料进行涂布，涂布时可以调节涂布速度、烤箱温度、涂布机总风量以及单节烤箱的上下送风的频率，即得到成品。
实施例4
一种锂离子电池用正极极片的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，准备水性粘合剂、导电炭黑、导电剂以及三元材料，三元材料、导电炭黑、水性粘结剂和导电剂的质量之比为96.8：2：2.5:0.75，备用；
步骤二，将三元材料、导电炭黑和导电剂进行干混，再向其中加入全部的水性粘合剂以及第一部分水进行第一次搅拌90min，再向其中加入第二部分水并且第二次搅拌75min，再向其中加入第三部分水并且第三次搅拌45min，再向其中加入第四部分水并且第四次搅拌40min，第一部分水、第二部分水、第三部分水和第四部分水的质量之比为7:7:3:3，得到水性浆料；
步骤三，将水性浆料进行涂布，即得到成品。
将实施例1-4的成品组装成电池并且对电池进行测试，前三次的库伦效率数据见表1，实施例2的充放电曲线图见图1，实施例1-4的循环曲线见图2。
表1
第一次 第二次 第三次
实施例1 89.8％ 92.9％ 96.6％
实施例2 90.1％ 91.5％ 93.3％
实施例3 76.8％ 78.0％ 81.7％
实施例4 81.5％ 82.3％ 83.9％
从表1和图1-2中可以看出，本发明实施例的成品具有良好的库伦效率和充放电性能，可以满足人们的使用需求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种锂离子电池用正极极片的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，准备水性粘合剂、导电炭黑、导电剂以及三元材料，备用；
步骤二，将三元材料、导电炭黑和导电剂进行干混，再向其中加入全部的水性粘合剂以及第一部分水进行第一次搅拌60-90min，再向其中加入第二部分水并且第二次搅拌48-75min，再向其中加入第三部分水并且第三次搅拌20-45min，再向其中加入第四部分水并且第四次搅拌25-40min，第一部分水、第二部分水、第三部分水和第四部分水的质量之比为7:7:3:3，得到水性浆料；
步骤三，将水性浆料进行涂布，即得到成品。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池用正极极片的制备方法，其特征在于，所述步骤一中水性粘结剂中固体的质量分数为10%，粘度为800-1000cp.s，细度为10-15μm。
3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池用正极极片的制备方法，其特征在于，所述步骤一中三元材料、导电炭黑、水性粘结剂和导电剂的质量之比为（95.4-96.8）：（1-2）：（1.2-2.5）:（0.3-0.75）。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池用正极极片的制备方法，其特征在于，所述水性浆料中的固体质量分数为70%，浆料粘度为5000-6000cp.s，细度为20-30μm。
5.根据权利要求1或4所述的锂离子电池用正极极片的制备方法，其特征在于，所述步骤二中还包括对水性浆料进行搅拌25-38min，搅拌转速为35-1800rpm。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池用正极极片的制备方法，其特征在于，所述步骤一中三元材料采用镍钴锰三系材料。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池用正极极片的制备方法，其特征在于，所述步骤二中干混的转速为30-500rpm。
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