CN110957464A - 一种涂覆极片制备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种涂覆极片制备,包括以下步骤:将NMP、PVDF、SP、KS‑6和多层石墨烯加入到搅拌桶内,抽真空搅拌,对溶液中加入钴酸锂正极、碳纳米管和NMP,抽真空搅拌,将无机陶瓷粉料与PVDF混合,搅拌,加入润湿剂及CMC预混溶液,进行捏合,加入浸润剂、分散剂和去离子水,搅拌,至测试粘度和固含量合格,将制备的正极浆料涂覆在集成器上,制成极片,烘烤后对极片进行辊压,将活性物质涂布到极片的一侧,将无机陶瓷浆料涂布到极片上,采用多接热风对流烘箱干燥,并对溶剂进行回收处理,即得涂覆极片,对其进行收卷,保证电池安全性、硬度、性能等,而且可极大的电池材料降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及电池领域,具体是一种涂覆极片制备。
背景技术
电池指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间,能将化学能转化成电能的装置,具有正极、负极之分。随着科技的进步,电池泛指能产生电能的小型装置,如太阳能电池。电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻,利用电池作为能量来源,可以得到具有稳定电压,稳定电流,长时间稳定供电,受外界影响很小的电流,并且电池结构简单,携带方便,充放电操作简便易行,不受外界气候和温度的影响,性能稳定可靠,在现代社会生活中的各个方面发挥有很大作用。
针对现有技术进行改进,现在的锂离子电池大部分采用涂覆隔膜来保证安全性、硬度、性能等,涂覆隔膜主要针对PE隔膜,但是涂覆隔膜成本高,对电池成本有较大压力,部分电芯不采用涂覆隔膜,电芯的硬度、安全性无涂覆好。
发明内容
本发明的目的在于提供一种涂覆极片制备,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种涂覆极片制备,所述涂覆极片制备包括以下步骤:
S1:正极浆料制备:将NMP、PVDF、SP、KS-6和多层石墨烯加入到搅拌桶内,抽真空至-0.08MPa~-0.09MPa,保持真空的情况下进行搅拌3h-5h,使其完全充分溶解,对充分溶解后的溶液中加入钴酸锂正极、碳纳米管和NMP,抽真空至-0.08MPa~-0.09MPa,保持真空状态进行搅拌2.5h-4.5h,至粘稠度达到8000-12000MPa·s,即得正极浆料;
S2:无机陶瓷浆料制备:将无机陶瓷粉料与PVDF混合,在行星搅拌机中以转速为100r/min的条件下搅拌0.5-1.5h,加入润湿剂及CMC预混溶液,进行捏合2-3h,加入浸润剂、分散剂和去离子水,在转速为1500r/min的转速下进行搅拌1-2h,至测试粘度和固含量合格,得到无机陶瓷浆料,其中,无机陶瓷粉料的重量比为30%-70%;
S3:将制备的正极浆料涂覆在集成器上,制成极片,在100℃的环境下进行烘烤24h后对极片进行辊压,将活性物质以50-100m/min的涂布速度涂布到极片的一侧,将所述无机陶瓷浆料以50-100m/min的速度在时时在线β射线监控下涂布到极片上,且无机陶瓷覆层厚度为3μm-4μm,采用多接热风对流烘箱干燥,并对溶剂进行回收处理,即得涂覆极片,对其进行收卷。
作为本发明再进一步的方案:所述步骤S1中NMP重量比为20%-45%,所述PVDF重量比为1.5%-3%,所述SP重量比为15%-18%,所述KS-6重量比为0.6%-0.7%,所述多层石墨烯重量比为0.5%-1%。
作为本发明再进一步的方案:所述步骤S1中钴酸锂正极重量为18kg-22kg,所述碳纳米管重量为1.5kg-2.5kg。
作为本发明再进一步的方案:所述步骤S2中无机陶瓷材料为Al2O3,所述Al2O3重量比为25%-30%,所述步骤S2中PVDF重量比为8%-10%。
作为本发明再进一步的方案:所述步骤S2中润湿剂为碳酸乙烯酯,所述润湿剂与CMC的比例为9:1,所述步骤s2中浸润剂为丙烯酸酯,所述分散剂为聚乙烯蜡,所述丙烯酸酯、聚乙烯蜡和去离子水比例为20:30:1。
作为本发明再进一步的方案:所述活性物质由CMC、SP、SWCNT和SBR组成,所述CMC、SP、SWCNT和SBR比例为90:1:0.4:1.2:3。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明正极涂覆可以提供电解液浸润、安全性、硬度、性能等,最重要是降低成本,与PE涂覆隔膜相比,隔膜价格便宜40~50%,而隔膜占电池成本约10%,因此电池成本可降低约5%,极大提高竞争力,与PP不涂覆隔膜相比,价格略高,但是电解液浸润、安全性、硬度、性能远高于PP不涂覆隔膜,本发明采用在正极料层上涂覆无机陶瓷材料或有机化合有机物或者无机和有机物混合物,不但可保证电池安全性、硬度、性能等,而且可极大的电池材料降低成本,对涂层的厚度要求极高,对设备精度要求很高。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部 的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性 劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一:
一种涂覆极片制备,涂覆极片制备包括以下步骤:
S1:正极浆料制备:将NMP、PVDF、SP、KS-6和多层石墨烯加入到搅拌桶内,NMP重量比为20%,PVDF重量比为1.5%,SP重量比为15%,KS-6重量比为0.6%,多层石墨烯重量比为0.5%,抽真空至-0.08MPa,保持真空的情况下进行搅拌3h,使其完全充分溶解,对充分溶解后的溶液中加入钴酸锂正极、碳纳米管和NMP,钴酸锂正极重量为18kg,碳纳米管重量为1.5kg,抽真空至-0.08MPa,保持真空状态进行搅拌2.5h,至粘稠度达到8000MPa·s,即得正极浆料;
S2:无机陶瓷浆料制备:将无机陶瓷粉料与PVDF混合,无机陶瓷材料为Al2O3,Al2O3重量比为25%,PVDF重量比为8%,在行星搅拌机中以转速为100r/min的条件下搅拌0.5h,加入润湿剂及CMC预混溶液,润湿剂为碳酸乙烯酯,润湿剂与CMC的比例为9:1,进行捏合2h,加入浸润剂、分散剂和去离子水,浸润剂为丙烯酸酯,分散剂为聚乙烯蜡,丙烯酸酯、聚乙烯蜡和去离子水比例为20:30:1,在转速为1500r/min的转速下进行搅拌1h,至测试粘度和固含量合格,得到无机陶瓷浆料,其中,无机陶瓷粉料的重量比为30%;
S3:将制备的正极浆料涂覆在集成器上,制成极片,在100℃的环境下进行烘烤24h后对极片进行辊压,将活性物质以50m/min的涂布速度涂布到极片的一侧,活性物质由CMC、SP、SWCNT和SBR组成,CMC、SP、SWCNT和SBR比例为90:1:0.4:1.2:3,将无机陶瓷浆料以50m/min的速度在时时在线β射线监控下涂布到极片上,且无机陶瓷覆层厚度为3μm,采用多接热风对流烘箱干燥,并对溶剂进行回收处理,即得涂覆极片,对其进行收卷。
实施例二:
一种涂覆极片制备,涂覆极片制备包括以下步骤:
S1:正极浆料制备:将NMP、PVDF、SP、KS-6和多层石墨烯加入到搅拌桶内,NMP重量比为30%,PVDF重量比为2%,SP重量比为16%,KS-6重量比为0.65%,多层石墨烯重量比为0.7%,抽真空至-0.085MPa,保持真空的情况下进行搅拌4h,使其完全充分溶解,对充分溶解后的溶液中加入钴酸锂正极、碳纳米管和NMP,钴酸锂正极重量为20kg,碳纳米管重量为2kg,抽真空至-0.085MPa,保持真空状态进行搅拌3h,至粘稠度达到10000MPa·s,即得正极浆料;
S2:无机陶瓷浆料制备:将无机陶瓷粉料与PVDF混合,无机陶瓷材料为Al2O3,Al2O3重量比为28%,PVDF重量比为9%,在行星搅拌机中以转速为100r/min的条件下搅拌1h,加入润湿剂及CMC预混溶液,润湿剂为碳酸乙烯酯,润湿剂与CMC的比例为9:1,进行捏合2.5h,加入浸润剂、分散剂和去离子水,浸润剂为丙烯酸酯,分散剂为聚乙烯蜡,丙烯酸酯、聚乙烯蜡和去离子水比例为20:30:1,在转速为1500r/min的转速下进行搅拌1.5h,至测试粘度和固含量合格,得到无机陶瓷浆料,其中,无机陶瓷粉料的重量比为50%;
S3:将制备的正极浆料涂覆在集成器上,制成极片,在100℃的环境下进行烘烤24h后对极片进行辊压,将活性物质以80m/min的涂布速度涂布到极片的一侧,活性物质由CMC、SP、SWCNT和SBR组成,CMC、SP、SWCNT和SBR比例为90:1:0.4:1.2:3,将无机陶瓷浆料以80m/min的速度在时时在线β射线监控下涂布到极片上,且无机陶瓷覆层厚度为4μm,采用多接热风对流烘箱干燥,并对溶剂进行回收处理,即得涂覆极片,对其进行收卷。
实施例三:
一种涂覆极片制备,涂覆极片制备包括以下步骤:
S1:正极浆料制备:将NMP、PVDF、SP、KS-6和多层石墨烯加入到搅拌桶内,NMP重量比为40%,PVDF重量比为2%,SP重量比为17%,KS-6重量比为0.68%,多层石墨烯重量比为0.6%,抽真空至-0.09MPa,保持真空的情况下进行搅拌3h,使其完全充分溶解,对充分溶解后的溶液中加入钴酸锂正极、碳纳米管和NMP,钴酸锂正极重量为19kg,碳纳米管重量为2.2kg,抽真空至-0.09MPa,保持真空状态进行搅拌3.8h,至粘稠度达到9000MPa·s,即得正极浆料;
S2:无机陶瓷浆料制备:将无机陶瓷粉料与PVDF混合,无机陶瓷材料为Al2O3,Al2O3重量比为28%,PVDF重量比为8%,在行星搅拌机中以转速为100r/min的条件下搅拌1.2h,加入润湿剂及CMC预混溶液,润湿剂为碳酸乙烯酯,润湿剂与CMC的比例为9:1,进行捏合2.5h,加入浸润剂、分散剂和去离子水,浸润剂为丙烯酸酯,分散剂为聚乙烯蜡,丙烯酸酯、聚乙烯蜡和去离子水比例为20:30:1,在转速为1500r/min的转速下进行搅拌1.8h,至测试粘度和固含量合格,得到无机陶瓷浆料,其中,无机陶瓷粉料的重量比为35%;
S3:将制备的正极浆料涂覆在集成器上,制成极片,在100℃的环境下进行烘烤24h后对极片进行辊压,将活性物质以70m/min的涂布速度涂布到极片的一侧,活性物质由CMC、SP、SWCNT和SBR组成,CMC、SP、SWCNT和SBR比例为90:1:0.4:1.2:3,将无机陶瓷浆料以70m/min的速度在时时在线β射线监控下涂布到极片上,且无机陶瓷覆层厚度为4μm,采用多接热风对流烘箱干燥,并对溶剂进行回收处理,即得涂覆极片,对其进行收卷。
实施例四:
一种涂覆极片制备,涂覆极片制备包括以下步骤:
S1:正极浆料制备:将NMP、PVDF、SP、KS-6和多层石墨烯加入到搅拌桶内,NMP重量比为45%,PVDF重量比为3%,SP重量比为18%,KS-6重量比为0.7%,多层石墨烯重量比为1%,抽真空至-0.09MPa,保持真空的情况下进行搅拌5h,使其完全充分溶解,对充分溶解后的溶液中加入钴酸锂正极、碳纳米管和NMP,钴酸锂正极重量为22kg,碳纳米管重量为2.5kg,抽真空至-0.09MPa,保持真空状态进行搅拌4.5h,至粘稠度达到12000MPa·s,即得正极浆料;
S2:无机陶瓷浆料制备:将无机陶瓷粉料与PVDF混合,无机陶瓷材料为Al2O3,Al2O3重量比为30%,PVDF重量比为10%,在行星搅拌机中以转速为100r/min的条件下搅拌1.5h,加入润湿剂及CMC预混溶液,润湿剂为碳酸乙烯酯,润湿剂与CMC的比例为9:1,进行捏合3h,加入浸润剂、分散剂和去离子水,浸润剂为丙烯酸酯,分散剂为聚乙烯蜡,丙烯酸酯、聚乙烯蜡和去离子水比例为20:30:1,在转速为1500r/min的转速下进行搅拌2h,至测试粘度和固含量合格,得到无机陶瓷浆料,其中,无机陶瓷粉料的重量比为70%;
S3:将制备的正极浆料涂覆在集成器上,制成极片,在100℃的环境下进行烘烤24h后对极片进行辊压,将活性物质以100m/min的涂布速度涂布到极片的一侧,活性物质由CMC、SP、SWCNT和SBR组成,CMC、SP、SWCNT和SBR比例为90:1:0.4:1.2:3,将无机陶瓷浆料以100m/min的速度在时时在线β射线监控下涂布到极片上,且无机陶瓷覆层厚度为4μm,采用多接热风对流烘箱干燥,并对溶剂进行回收处理,即得涂覆极片,对其进行收卷。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,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。
Claims (6)
1.一种涂覆极片制备,其特征在于:所述涂覆极片制备包括以下步骤:
S1:正极浆料制备:将NMP、PVDF、SP、KS-6和多层石墨烯加入到搅拌桶内,抽真空至-0.08MPa~-0.09MPa,保持真空的情况下进行搅拌3h-5h,使其完全充分溶解,对充分溶解后的溶液中加入钴酸锂正极、碳纳米管和NMP,抽真空至-0.08MPa~-0.09MPa,保持真空状态进行搅拌2.5h-4.5h,至粘稠度达到8000-12000MPa·s,即得正极浆料;
S2:无机陶瓷浆料制备:将无机陶瓷粉料与PVDF混合,在行星搅拌机中以转速为100r/min的条件下搅拌0.5-1.5h,加入润湿剂及CMC预混溶液,进行捏合2-3h,加入浸润剂、分散剂和去离子水,在转速为1500r/min的转速下进行搅拌1-2h,至测试粘度和固含量合格,得到无机陶瓷浆料,其中,无机陶瓷粉料的重量比为30%-70%;
S3:将制备的正极浆料涂覆在集成器上,制成极片,在100℃的环境下进行烘烤24h后对极片进行辊压,将活性物质以50-100m/min的涂布速度涂布到极片的一侧,将所述无机陶瓷浆料以50-100m/min的速度在时时在线β射线监控下涂布到极片上,且无机陶瓷覆层厚度为3μm-4μm,采用多接热风对流烘箱干燥,并对溶剂进行回收处理,即得涂覆极片,对其进行收卷。
2.根据权利要求1所述的一种涂覆极片制备,其特征在于:所述步骤S1中NMP重量比为20%-45%,所述PVDF重量比为1.5%-3%,所述SP重量比为15%-18%,所述KS-6重量比为0.6%-0.7%,所述多层石墨烯重量比为0.5%-1%。
3.根据权利要求1所述的一种涂覆极片制备,其特征在于:所述步骤S1中钴酸锂正极重量为18kg-22kg,所述碳纳米管重量为1.5kg-2.5kg。
4.根据权利要求1所述的一种涂覆极片制备,其特征在于:所述步骤S2中无机陶瓷材料为Al2O3,所述Al2O3重量比为25%-30%,所述步骤S2中PVDF重量比为8%-10%。
5.根据权利要求1所述的一种涂覆极片制备,其特征在于:所述步骤S2中润湿剂为碳酸乙烯酯,所述润湿剂与CMC的比例为9:1,所述步骤s2中浸润剂为丙烯酸酯,所述分散剂为聚乙烯蜡,所述丙烯酸酯、聚乙烯蜡和去离子水比例为20:30:1。
6.根据权利要求1所述的一种涂覆极片制备,其特征在于:所述活性物质由CMC、SP、SWCNT和SBR组成,所述CMC、SP、SWCNT和SBR比例为90:1:0.4:1.2:3。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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