CN111564631A - 锂离子电池正极胶液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂离子电池领域，公开了一种锂离子电池正极胶液及其制备方法，该方法包括以下步骤：往甲基吡咯烷酮溶液加入无水乙醇，得到甲基吡咯烷酮乙醇溶液；对甲基吡咯烷酮乙醇溶液进行预热操作，控制预热操作的温度为50～70℃；对甲基吡咯烷酮乙醇溶液进行搅拌操作，控制搅拌操作的速度为1500～2000rpm/min，控制搅拌温度保持为预热温度，使甲基吡咯烷酮乙醇溶液保持搅拌状态，向甲基吡咯烷酮溶液中加入聚偏氟乙烯粉末，以使聚偏氟乙烯粉末完全溶解，得到预混胶液；对预混胶液进行超声波搅拌操作，得到锂离子电池正极胶液。该方法能够解决粘结剂难以有效分散均匀、溶解速度较慢的问题，解决传统打胶过程中搅拌速度过快导致胶的分子链被打断的问题。

Description

锂离子电池正极胶液及其制备方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别是涉及一种锂离子电池正极胶液及其制备方法。

背景技术

锂离子电池由于具有电压和能量密度高、循环寿命长、能量效率高、自放电小、无记忆效应和无污染等优点，成为最具影响力和竞争力的二次电池。锂离子电池已经广泛应用于便携式消费电子产品，如智能手机、笔记本电脑、数码相机以及电动工具等；并且随着成本降低寿命和可靠性等性能的进一步提高，锂离子电池在电动汽车和能源存储等应用领域已得到广泛应用。锂离子电池制造过程主要有打胶、合浆、制片、组装、注液和化成等工序，其中正负极打胶是锂电池生产的第一步，打胶胶液的优劣直接影响电池的性能，如电池容量、内阻等的一致性。

锂离子电池正极胶液的原料为溶解剂和粘结剂，粘结剂为细小粉末，具有颗粒小、比表面积大、密度小、粘结力强的特征，在溶解剂中溶解速度较慢，容易团聚，因此在制备胶液时，粘结剂在溶解剂中的良好分散和快速溶解就成了重点和难点。传统打胶一般采用双行星搅拌机对溶解剂和粘结剂的混合物料进行高速搅拌，为了使粘结剂能够在溶解剂有效分散溶解，必须采用极高的搅拌速度，虽然促进了粘结剂在溶解剂中的良好分散和快速溶解，但是搅拌速度过快会导致胶的分子链被打断，严重影响胶液的质量。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种分散均匀的锂离子电池正极胶液及其制备方法，解决粘结剂难以有效分散均匀、溶解速度较慢的问题，解决传统打胶过程中搅拌速度过快导致胶的分子链被打断的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种锂离子电池正极胶液的制备方法，包括以下步骤：

往甲基吡咯烷酮溶液加入无水乙醇，得到甲基吡咯烷酮乙醇溶液；对所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液进行预热操作，控制所述预热操作的温度为50℃～70℃；其中，所述无水乙醇与所述甲基吡咯烷酮溶液的质量比例为2000：(0.2～1.8)；

对所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液进行搅拌操作，控制所述搅拌操作的速度为1500rpm/min～2000rpm/min，并通过冷却操作来控制所述搅拌操作的温度保持为50℃～70℃，使所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液保持搅拌状态，向所述甲基吡咯烷酮溶液中加入聚偏氟乙烯粉末，以使所述聚偏氟乙烯粉末完全溶解，得到预混胶液；其中，所述甲基吡咯烷酮溶液与所述聚偏氟乙烯粉末的质量比例为100：(0.5～3)；

对所述预混胶液进行超声波搅拌操作，得到锂离子电池正极胶液。

在其中一种实施方式，所述对所述预混胶液进行超声波搅拌操作的操作具体为将所述预混胶液通入超声波搅拌管道内，进行超声波搅拌操作。

在其中一种实施方式，，所述超声波搅拌操作的超声波频率为30kHz～50kHz，所述超声波搅拌操作的时间为5min～10min。

在其中一种实施方式，所述搅拌操作的时间为10min～30min。

在其中一种实施方式，所述聚偏氟乙烯粉末的加入速度用如下函数公式计算得到：W＝S*(1％～3％)/(10～30)；其中，W(克/分钟)为所述聚偏氟乙烯粉末的加入速度，S(克)为所述甲基吡咯烷酮溶液的质量。

在其中一种实施方式，所述搅拌操作采用的装置为搅拌机，所述聚偏氟乙烯粉末的加入装置为自动上粉系统，所述自动上粉系统包括储粉容器、进粉泵及进粉通道，所述进粉通道的第一端与所述储粉容器连通，所述进粉通道的第二端与所述搅拌机连通，所述进粉泵设置于所述进粉通道上。

在其中一种实施方式，所述进粉通道包括进粉管、T形出粉管及两个弯曲出粉管，所述T形出粉管开设有第一出粉口、第二出粉口及第三出粉口，所述第一出粉口连通在所述进粉管的一端，所述第二出粉口及所述第三出粉口相互平行，两个所述弯曲出粉管分别连通在所述第二出粉口及所述第三出粉口的一端，每个所述弯曲出粉管向靠近所述进粉管的方向弯曲。

在其中一种实施方式，在进行所述搅拌操作及所述超声波搅拌操作的过程中，还对所述预混胶液进行抽真空操作及充氮气操作。

在其中一种实施方式，所述聚偏氟乙烯粉末的粒径为1μm～100μm。

一种如上述任一项实施方式所述的制备方法制备得到的锂离子电池正极胶液。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本发明所述制备方法通过对甲基吡咯烷酮乙醇溶液进行预热操作，控制预热操作的温度为50℃～70℃，来提高聚偏氟乙烯粉末在甲基吡咯烷酮溶液中的溶解速度和溶解程度；再采用更适中、更温和的搅拌速度，控制所述搅拌操作的速度为1500rpm/min～2000rpm/min，并结合边搅拌边加料的方式，如此来提高聚偏氟乙烯粉末在甲基吡咯烷酮溶液中的溶解速度及分散均匀性，并解决传统打胶过程中搅拌速度过快导致胶的分子链被打断的问题。而且，本发明所述制备方法通过冷却操作，来控制搅拌操作的温度保持为50℃～70℃，在使聚偏氟乙烯粉末在甲基吡咯烷酮溶液中快速溶解、均匀分散的同时，还能够解决因搅拌操作温度太高导致聚偏氟乙烯变性的问题。再且，通过往甲基吡咯烷酮溶液中加入无水乙醇，利用无水乙醇的高挥发性，来抑制甲基吡咯烷酮的氨挥发，中和降低甲基吡咯烷酮溶液中的游离氨，使甲基吡咯烷酮溶液中的碱性降低，从而解决聚偏氟乙烯会在高温(50℃以上)且碱性条件下发生变性的问题。如此使得本发明所述制备方法制备的锂离子电池正极胶液的均匀性更好，品质更佳，能够有效提高极片阻抗均一性，有效提高锂离子电池的放电容量及容量保持率，值得广泛推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一实施方式的锂离子电池正极胶液的制备方法的步骤流程图。

图2为本发明一实施方式的自动上粉系统的结构示意图。

图3为本发明一实施方式的自动上粉系统的进粉通道的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一实施方式，请参阅图1，一种锂离子电池正极胶液的制备方法，包括以下步骤：

S110，往甲基吡咯烷酮溶液加入无水乙醇，得到甲基吡咯烷酮乙醇溶液；对所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液进行预热操作，控制所述预热操作的温度为50℃～70℃；其中，所述无水乙醇与所述甲基吡咯烷酮溶液的质量比例为2000：(0.2～1.8)。

S120，对所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液进行搅拌操作，控制所述搅拌操作的速度为1500rpm/min～2000rpm/min，并通过冷却操作来控制所述搅拌操作的温度保持为50℃～70℃，使所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液保持搅拌状态，向所述甲基吡咯烷酮溶液中加入聚偏氟乙烯粉末，以使所述聚偏氟乙烯粉末完全溶解，得到预混胶液；其中，所述甲基吡咯烷酮溶液与所述聚偏氟乙烯粉末的质量比例为100：(0.5～3)。

S130，对所述预混胶液进行超声波搅拌操作，控制所述超声波搅拌操作的超声波频率为30kHz～50kHz，所述超声波搅拌操作的时间为5min～10min，得到锂离子电池正极胶液。

需要说明的是，传统打胶一般采用双行星搅拌机对溶解剂和粘结剂的混合物料进行高速搅拌，采用的搅拌速度过高，虽然促进了粘结剂在溶解剂中的良好分散和快速溶解，但是搅拌速度过高会导致胶的分子链被打断，严重影响胶液的质量。可是，若采用的搅拌速度过低，搅拌力度不够，也会不利于聚偏氟乙烯粉末在甲基吡咯烷酮溶液中的分散溶解。因此，为了解决上述问题，步骤S111通过对甲基吡咯烷酮乙醇溶液进行预热操作，控制预热操作的温度为50℃～70℃，来提高聚偏氟乙烯粉末在甲基吡咯烷酮溶液中的溶解速度和溶解程度；而步骤S112采用更适中、更温和的搅拌速度，控制所述搅拌操作的速度为1500rpm/min～2000rpm/min，并结合边搅拌边加料的方式，如此来提高聚偏氟乙烯粉末在甲基吡咯烷酮溶液中的溶解速度及分散均匀性，并解决传统打胶过程中搅拌速度过快导致胶的分子链被打断的问题。然而，在50℃～70℃的温度基础上，搅拌操作会产生高温而导致聚偏氟乙烯变性，出现胶液颜色明显变化的现象，为了解决上述问题，步骤S112通过冷却操作，控制搅拌操作的温度保持为50℃～70℃，在使聚偏氟乙烯粉末在甲基吡咯烷酮溶液中快速溶解、均匀分散的同时，还能够解决因搅拌操作产生高温而导致聚偏氟乙烯变性的问题。然而，甲基吡咯烷酮带有N离子，本身会挥发氨，甲基吡咯烷酮溶液中含有少量游离氨，随着温度的升高，甲基吡咯烷酮溶液中的游离氨的含量不断上升，当甲基吡咯烷酮溶液的温度升高到50℃以上时，甲基吡咯烷酮溶液含有大量游离氨，溶液碱性不断升高，在高温(50℃以上)且碱性条件下，聚偏氟乙烯容易发生变性，胶液颜色明显变化，胶液质量下降。为了解决这个问题，步骤S111通过往甲基吡咯烷酮溶液中加入无水乙醇，利用无水乙醇的高挥发性，来抑制甲基吡咯烷酮的氨挥发，中和降低甲基吡咯烷酮溶液中的游离氨，使甲基吡咯烷酮溶液中的碱性降低，从而解决聚偏氟乙烯会在高温(50℃以上)且碱性条件下发生变性的问题。

可以理解地，聚偏氟乙烯粉末在热的甲基吡咯烷酮溶液能更快速更完全地溶解，通过预热操作来提高甲基吡咯烷酮溶液的温度，来提高聚偏氟乙烯粉末在甲基吡咯烷酮溶液中的溶解速度和溶解程度。一般来说，甲基吡咯烷酮溶液的预热温度越高，聚偏氟乙烯粉末的溶解速度更快，溶解更完全；然而，预热温度越高，产热耗能越大，甲基吡咯烷酮挥发更强，长期吸入可能会引起中毒，不利于操作人员的健康；尤其是聚偏氟乙烯还会因温度过高而发生变性；而聚偏氟乙烯粉末在预热温度50℃～70℃范围内的溶解速度较快，溶解程度较高，因此控制所述预热操作的温度为50℃～70℃。又如，控制所述预热操作的温度为60℃。又如，控制所述预热操作的温度为50℃。又如，控制所述预热操作的温度为70℃。

又如，当所述无水乙醇与所述甲基吡咯烷酮溶液的质量比例为2000：(0.2～1.8)时，无水乙醇能够很好地抑制甲基吡咯烷酮的氨挥发，中和降低甲基吡咯烷酮溶液中的游离氨，使甲基吡咯烷酮溶液中的碱性降低，使甲基吡咯烷酮溶液的pH值接近或等于中性。例如，所述无水乙醇与所述甲基吡咯烷酮溶液的质量比例为2000：0.2。例如，所述无水乙醇与所述甲基吡咯烷酮溶液的质量比例为2000：1.8。例如，所述无水乙醇与所述甲基吡咯烷酮溶液的质量比例为2000：1.0。

又如，所述冷却操作为冷却水循环操作。例如，将所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液及所述聚偏氟乙烯粉末通入搅拌机的周转桶内，往所述周转桶的内外壁之间通入冷却水，进行冷却水循环操作，以控制所述周转桶内的温度保持为50℃～70℃。

又如，控制所述搅拌操作的速度为1500rpm/min～2000rpm/min，所述搅拌操作的时间为10min～30min。例如，控制所述搅拌操作的速度为1800rpm/min，所述搅拌操作的时间为20min。例如，控制所述搅拌操作的速度为1500rpm/min，所述搅拌操作的时间为30min。例如，控制所述搅拌操作的速度为1500rpm/min，所述搅拌操作的时间为10min。

可以理解地，聚偏氟乙烯粉末与甲基吡咯烷酮溶液的相对含量，对预混胶液的形成有重要影响。若聚偏氟乙烯粉末的含量过低，则形成的预混胶液粘度不够；若聚偏氟乙烯粉末的含量过高，则形成的预混胶液的粘度过高，或聚偏氟乙烯粉末团聚成块状，根本无法形成胶液，导致搅拌难以进行，不利于聚偏氟乙烯粉末在甲基吡咯烷酮溶液中的分散溶解。因此，优选地，控制聚偏氟乙烯粉末与甲基吡咯烷酮溶液的质量比例为100：(0.5～3)。又如，控制聚偏氟乙烯粉末与甲基吡咯烷酮溶液的质量比例为100：0.5。又如，控制聚偏氟乙烯粉末与甲基吡咯烷酮溶液的质量比例为100：3。又如，控制聚偏氟乙烯粉末与甲基吡咯烷酮溶液的质量比例为98.5：1.5。

同理，若按常规操作一次性加入全部聚偏氟乙烯粉末，在高速搅拌过程中聚偏氟乙烯粉末容易团聚，难以分散溶解，形成的预混胶液中会含有大量明显颗粒。为了进一步提高聚偏氟乙烯粉末在甲基吡咯烷酮溶液中的溶解速度及分散均匀性，应该向所述甲基吡咯烷酮溶液缓慢、定量、多次加入聚偏氟乙烯粉末。经过大量实验分析来确定聚偏氟乙烯粉末的优选加入速度，所述聚偏氟乙烯粉末的加入速度用如下函数公式计算得到：W＝S*(1％～3％)/(10～30)；其中，W(克/分钟)为所述聚偏氟乙烯粉末的加入速度，S(克)为所述甲基吡咯烷酮溶液的质量。该函数公式也可以表达为：W＝S*(1％～3％)/(10～30)t；其中，t代表1分钟。又如，该函数公式也可以表达为：W＝S*2％/20。如此能够进一步提高聚偏氟乙烯粉末在甲基吡咯烷酮溶液中的溶解速度及分散均匀性。

另一方面，若聚偏氟乙烯粉末的粒径过大或过小，都会不利于溶解速度及分散均匀性，因此选取所述聚偏氟乙烯粉末的粒径为1μm～100μm。又如，所述聚偏氟乙烯粉末的粒径为10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm或90μm。

为了定量控制聚偏氟乙烯粉末的加入速度，在其中一种实施方式，请参阅图2，所述自动上粉系统110包括储粉容器111、进粉泵112及进粉通道113，所述进粉通道113的第一端与所述储粉容器111连通，所述进粉通道113的第二端与所述搅拌机120连通，所述进粉泵112设置于所述进粉通道113上。可以理解地，储粉容器用于储存聚偏氟乙烯粉末，通过进粉泵来定量控制进粉通道内聚偏氟乙烯粉末的流速。

需要说明的是，若采用传统进粉通道加料，在初始加速或者刚加入聚偏氟乙烯粉末时，由于瞬间速度不均或物料不均，有时搅拌机内的甲基吡咯烷酮溶液会飞溅进入传统进粉通道内，长期会导致聚偏氟乙烯粉末粘结阻塞传统进粉通道，从而影响进粉速度及进粉量。为了解决上述问题，一实施方式，请参阅图2及图3，所述进粉通道113包括进粉管1131、T形出粉管1132及两个弯曲出粉管1133，所述进粉管1131的第一端与所述储粉容器111连通，所述进粉管1131的第二端与所述搅拌机120连通，所述进粉泵112设置于所述进粉管1131上。所述T形出粉管1132开设有第一出粉口、第二出粉口及第三出粉口，所述第一出粉口连通在所述进粉管1131的一端，所述第二出粉口及所述第三出粉口相互平行，两个所述弯曲出粉管1133分别连通在所述第二出粉口及所述第三出粉口的一端，每个所述弯曲出粉管1133向靠近所述进粉管1131的方向弯曲。可以理解地，由于弯曲出粉管1133向靠近所述进粉通道113的方向弯曲，使得弯曲出粉管1133远离T形出粉管1132的一端开口会远离预混胶液，使得预混胶液发生飞溅现象时难以进入弯曲出粉管1133内，从而阻止进粉通道113会被堵塞，进而避免影响聚偏氟乙烯粉末的进粉速度及进粉量。

可以理解地，若预混胶液长期存放，则会慢慢发生混浊，步骤S113通过超声波搅拌操作，利用超声波超强的穿透能力，使预混胶液微粒的剧烈振动，能够进一步提高聚偏氟乙烯粉末在甲基吡咯烷酮溶液中的溶解速度及分散均匀性，并消除搅拌操作过程中在预混胶液中形成的气泡，从而进一步成胶质量和效果，阻止预混胶液长期存放会发生混浊。又如，所述对所述预混胶液进行超声波搅拌操作的操作具体为将所述预混胶液通入至超声波搅拌管道内，进行超声波搅拌输送。如此还可以将预混胶液顺利输送至下一工序，避免预混胶液接触热空气而发生氧化作用。例如，所述超声波搅拌管道为连续循环式超声波液体分散搅拌管道。

又如，当所述超声波搅拌操作的超声波频率为30kHz～50kHz，所述超声波搅拌操作的时间为5min～10min时，能够使预混胶液的成胶质量和效果达到理想状态。又如，所述超声波搅拌操作的超声波频率为40kHz，所述超声波搅拌操作的时间为8min。又如，所述超声波搅拌操作的超声波频率为50kHz，所述超声波搅拌操作的时间为5min。又如，所述超声波搅拌操作的超声波频率为30kHz，所述超声波搅拌操作的时间为10min。

为了延长锂离子电池正极胶液的保质时间，利于长期储存，一实施方式，在进行所述搅拌操作及所述超声波搅拌操作的过程中，还对所述预混胶液进行抽真空操作及充氮气操作。可以理解地，预混胶液处于热氧环境下会发生氧化作用，而搅拌操作及超声波搅拌操作会大大增加预混胶液与空气的接触，使得胶液由于热氧效应而发生变性变色，胶液的质量严重下降。如此通过抽真空操作及充氮气操作来阻止锂离子电池正极胶液的氧化作用，能够阻止胶液由于热氧效应而发生变性变色，提高胶液的质量。

一种如上述任一项实施方式所述制备方法制备的锂离子电池正极胶液。如此，本发明所述制备方法制备的锂离子电池正极胶液的均匀性更佳，能够提高极片阻抗均一性，能够提高锂离子电池的放电容量及容量保持率。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本发明所述制备方法通过对甲基吡咯烷酮乙醇溶液进行预热操作，控制预热操作的温度为50℃～70℃，来提高聚偏氟乙烯粉末在甲基吡咯烷酮溶液中的溶解速度和溶解程度；再采用更适中、更温和的搅拌速度，控制所述搅拌操作的速度为1500rpm/min～2000rpm/min，并结合边搅拌边加料的方式，如此来提高聚偏氟乙烯粉末在甲基吡咯烷酮溶液中的溶解速度及分散均匀性，并解决传统打胶过程中搅拌速度过快导致胶的分子链被打断的问题。而且，本发明所述制备方法通过冷却操作，来控制搅拌操作的温度保持为50℃～70℃，在使聚偏氟乙烯粉末在甲基吡咯烷酮溶液中快速溶解、均匀分散的同时，还能够解决因搅拌操作温度太高导致聚偏氟乙烯变性的问题。再且，通过往甲基吡咯烷酮溶液中加入无水乙醇，利用无水乙醇的高挥发性，来抑制甲基吡咯烷酮的氨挥发，中和降低甲基吡咯烷酮溶液中的游离氨，使甲基吡咯烷酮溶液中的碱性降低，从而解决聚偏氟乙烯会在高温(50℃以上)且碱性条件下发生变性的问题。如此使得本发明所述制备方法制备的锂离子电池正极胶液的均匀性更好，品质更佳，能够有效提高极片阻抗均一性，有效提高锂离子电池的放电容量及容量保持率，值得广泛推广使用。

实施例1

S111，往1000g甲基吡咯烷酮溶液加入0.2g无水乙醇，得到甲基吡咯烷酮乙醇溶液；对所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液进行预热操作，控制所述预热操作的温度为50℃。

S121，对所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液进行搅拌操作，控制所述搅拌操作的速度为2000rpm/min，使所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液保持搅拌状态，进行冷却操作，以控制所述搅拌操作的温度保持为50℃，采用边搅拌边加入的方式向所述甲基吡咯烷酮溶液中加入聚偏氟乙烯粉末，控制所述聚偏氟乙烯粉末的加入速度：1000g*5％/10＝5g/min，控制所述高速搅拌操作的时间为10min，以使所述聚偏氟乙烯粉末完全溶解，得到预混胶液。其中，选取所述聚偏氟乙烯粉末的粒径为1μm～100μm。

S131，将所述预混胶液通入超声波搅拌机内，进行超声波搅拌操作，控制所述超声波搅拌操作的超声波频率为30kHz，控制所述超声波搅拌操作的时间为10min，得到实施例1的锂离子电池正极胶液。

实施例2

S112，往1000g甲基吡咯烷酮溶液加入1.8g无水乙醇，得到甲基吡咯烷酮乙醇溶液；对所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液进行预热操作，控制所述预热操作的温度为70℃。

S122，对所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液进行搅拌操作，控制所述搅拌操作的速度为1500rpm/min，使所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液保持搅拌状态，进行冷却操作，以控制所述搅拌操作的温度保持为70℃，采用边搅拌边加入的方式向所述甲基吡咯烷酮溶液中加入聚偏氟乙烯粉末，控制所述聚偏氟乙烯粉末的加入速度：1000g*30％/30＝10g/min，控制所述高速搅拌操作的时间为30min，以使所述聚偏氟乙烯粉末完全溶解，得到预混胶液。其中，选取所述聚偏氟乙烯粉末的粒径为1μm～100μm。

S132，将所述预混胶液通入超声波搅拌机内，进行超声波搅拌操作，控制所述超声波搅拌操作的超声波频率为50kHz，控制所述超声波搅拌操作的时间为5min，得到实施例2的锂离子电池正极胶液。

实施例3

S113，往1000g甲基吡咯烷酮溶液加入0.5g无水乙醇，得到甲基吡咯烷酮乙醇溶液；对所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液进行预热操作，控制所述预热操作的温度为55℃。

S123，对所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液进行搅拌操作，控制所述搅拌操作的速度为1700rpm/min，使所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液保持搅拌状态，进行冷却操作，以控制所述搅拌操作的温度保持为55℃，采用边搅拌边加入的方式向所述甲基吡咯烷酮溶液中加入聚偏氟乙烯粉末，控制所述聚偏氟乙烯粉末的加入速度：1000g*10％/15＝6.7g/min，控制所述高速搅拌操作的时间为15min，以使所述聚偏氟乙烯粉末完全溶解，得到预混胶液。其中，选取所述聚偏氟乙烯粉末的粒径为1μm～100μm。

S133，将所述预混胶液通入超声波搅拌机内，进行超声波搅拌操作，控制所述超声波搅拌操作的超声波频率为35kHz，控制所述超声波搅拌操作的时间为8min，得到实施例3的锂离子电池正极胶液。

实施例4

S114，往1000g甲基吡咯烷酮溶液加入1.5g无水乙醇，得到甲基吡咯烷酮乙醇溶液；对所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液进行预热操作，控制所述预热操作的温度为65℃。

S124，对所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液进行搅拌操作，控制所述搅拌操作的速度为1800rpm/min，使所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液保持搅拌状态，进行冷却操作，以控制所述搅拌操作的温度保持为65℃，采用边搅拌边加入的方式向所述甲基吡咯烷酮溶液中加入聚偏氟乙烯粉末，控制所述聚偏氟乙烯粉末的加入速度：1000g*20％/25＝8g/min，控制所述高速搅拌操作的时间为25min，以使所述聚偏氟乙烯粉末完全溶解，得到预混胶液。其中，选取所述聚偏氟乙烯粉末的粒径为1μm～100μm。

S134，将所述预混胶液通入超声波搅拌机内，进行超声波搅拌操作，控制所述超声波搅拌操作的超声波频率为45kHz，控制所述超声波搅拌操作的时间为6min，得到实施例4的锂离子电池正极胶液。

实施例5

S115，往985g甲基吡咯烷酮溶液加入1.0g无水乙醇，得到甲基吡咯烷酮乙醇溶液；对所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液进行预热操作，控制所述预热操作的温度为60℃。

S125，对所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液进行搅拌操作，控制所述搅拌操作的速度为1750rpm/min，使所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液保持搅拌状态，进行冷却操作，以控制所述搅拌操作的温度保持为60℃，采用边搅拌边加入的方式向所述甲基吡咯烷酮溶液中加入聚偏氟乙烯粉末，控制所述聚偏氟乙烯粉末的加入速度：985g*15％/20＝7.4g/min，控制所述高速搅拌操作的时间为20min，以使所述聚偏氟乙烯粉末完全溶解，得到预混胶液。其中，选取所述聚偏氟乙烯粉末的粒径为1μm～100μm。

S135，将所述预混胶液通入超声波搅拌机内，进行超声波搅拌操作，控制所述超声波搅拌操作的超声波频率为40kHz，控制所述超声波搅拌操作的时间为7min，得到实施例5的锂离子电池正极胶液。

对比例1

将985g甲基吡咯烷酮溶液通入双行星搅拌机内，向所述双行星搅拌机内一次性加入1.5g聚偏氟乙烯粉末，进行搅拌操作，控制所述搅拌操作的速度为2000rpm/min，控制所述搅拌操作的时间为60min，得到对比例1的锂离子电池正极胶液。其中，选取所述聚偏氟乙烯粉末的粒径为1μm～100μm。

对比例2

将985g甲基吡咯烷酮溶液通入双行星搅拌机内，向所述双行星搅拌机内一次性加入1.5g聚偏氟乙烯粉末，进行搅拌操作，控制所述搅拌操作的速度为4000rpm/min，控制所述搅拌操作的时间为20min，得到对比例2的锂离子电池正极胶液。其中，选取所述聚偏氟乙烯粉末的粒径为1μm～100μm。

对比例3

往985g甲基吡咯烷酮溶液加入1.0g无水乙醇，得到甲基吡咯烷酮乙醇溶液；对所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液进行预热操作，控制所述预热操作的温度为60℃。

对所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液进行搅拌操作，控制所述搅拌操作的速度为1750rpm/min，使所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液保持搅拌状态，采用边搅拌边加入的方式向所述甲基吡咯烷酮溶液中加入聚偏氟乙烯粉末，控制所述聚偏氟乙烯粉末的加入速度：985g*15％/20＝7.4g/min，控制所述高速搅拌操作的时间为20min，以使所述聚偏氟乙烯粉末完全溶解，得到预混胶液。其中，选取所述聚偏氟乙烯粉末的粒径为1μm～100μm。

将所述预混胶液通入超声波搅拌机内，进行超声波搅拌操作，控制所述超声波搅拌操作的超声波频率为40kHz，控制所述超声波搅拌操作的时间为7min，得到对比例3的锂离子电池正极胶液。

对比例4

对所述甲基吡咯烷酮溶液进行预热操作，控制所述预热操作的温度为60℃。

对所述甲基吡咯烷酮溶液进行搅拌操作，控制所述搅拌操作的速度为1750rpm/min，使所述甲基吡咯烷酮溶液保持搅拌状态，进行冷却操作，以控制所述搅拌操作的温度保持为60℃，采用边搅拌边加入的方式向所述甲基吡咯烷酮溶液中加入聚偏氟乙烯粉末，控制所述聚偏氟乙烯粉末的加入速度：985g*15％/20＝7.4g/min，控制所述高速搅拌操作的时间为20min，以使所述聚偏氟乙烯粉末完全溶解，得到预混胶液。其中，选取所述聚偏氟乙烯粉末的粒径为1μm～100μm。

将所述预混胶液通入超声波搅拌机内，进行超声波搅拌操作，控制所述超声波搅拌操作的超声波频率为40kHz，控制所述超声波搅拌操作的时间为7min，得到对比例4的锂离子电池正极胶液。

实验一：1、取实施例1～5所述制备方法制备得到的锂离子电池正极胶液，置于黑暗状态下，用强光照射，观察表面形态，发现实施例1～5的锂离子电池正极胶液都很均匀，通透度很高，没有任何颗粒物。2、取对比例1所述制备方法制备得到的锂离子电池正极胶液，置于黑暗状态下，用强光照射，观察表面形态，发现对比例1的锂离子电池正极胶液不够均匀，通透度较低，有少量颗粒物。

由此可见，对比例1所述制备方法无法有效促进聚偏氟乙烯粉末的分散溶解，制备得到的锂离子电池正极胶液均匀度较低；而实施例1～5所述制备方法能够有效促进聚偏氟乙烯粉末的分散溶解，制备得到的锂离子电池正极胶液均匀度较高。

实验二：取实施例1～5及对比例3～4的锂离子电池正极胶液，分别在阳光下观察实施例1～5及对比例2～4的锂离子电池正极胶液是否变色，观察结果见表1。

表1

检测项目

对比例3

对比例4

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

颜色

变色

变色

无色

无色

无色

无色

无色

由表1可见，对比例3在搅拌操作之前物料的温度为60℃，在搅拌操作过程中胶液由60℃的温度急剧升温，产生的高温使胶液变色；对比例4在60℃的温度条件下，甲基吡咯烷酮溶液的碱性随着搅拌操作而不断增加，导致胶液变色。

实验三：取实施例1～5及对比例2的锂离子电池正极胶液，分别加入镍钴锰酸锂材料作为正极活性物质，加入导电碳黑和导电石墨作为导电剂，采用传统合浆工艺制备锂离子电池正极浆料；再以铝箔作为正极集流体，将上述锂离子电池正极浆料涂覆在铝箔上，制备锂离子电池正极片；再使用上述锂离子电池正极片制备得到实施例1～5及对比例2的锂离子电池。对上述锂离子电池进行极片阻抗、放电容量及容量保持率的测试，测试结果见表2。

表2

由表1可见，相比于对比例2，实施例1～5的锂离子电池正极片的均匀性更佳，阻抗均一性更好，实施例1～5的锂离子电池的放电容量及容量保持率更高。这是由于对比例采用的搅拌速度过高，虽然促进了粘结剂在溶解剂中的良好分散和快速溶解，但是由于搅拌速度过快导致胶的分子链被打断，从而影响胶液的质量。其中，相比于实施例1～2，实施例3～5的锂离子电池正极胶液的均匀性更佳，极片阻抗均一性更好，锂离子电池的放电容量及容量保持率更高，证明实施例3～5为较优实施例。综上所述，本发明所述制备方法制备的锂离子电池正极胶液的均匀性更好，品质更佳，能够有效提高极片阻抗均一性，有效提高锂离子电池的放电容量及容量保持率，值得广泛推广使用。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种锂离子电池正极胶液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

往甲基吡咯烷酮溶液加入无水乙醇，得到甲基吡咯烷酮乙醇溶液；对所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液进行预热操作，控制所述预热操作的温度为50℃～70℃；其中，所述无水乙醇与所述甲基吡咯烷酮溶液的质量比例为2000：(0.2～1.8)；

对所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液进行搅拌操作，控制所述搅拌操作的速度为1500rpm/min～2000rpm/min，并通过冷却操作来控制所述搅拌操作的温度保持为50℃～70℃，使所述甲基吡咯烷酮乙醇溶液保持搅拌状态，向所述甲基吡咯烷酮溶液中加入聚偏氟乙烯粉末，以使所述聚偏氟乙烯粉末完全溶解，得到预混胶液；其中，所述甲基吡咯烷酮溶液与所述聚偏氟乙烯粉末的质量比例为100：(0.5～3)；

对所述预混胶液进行超声波搅拌操作，得到锂离子电池正极胶液。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极胶液的制备方法，其特征在于，所述对所述预混胶液进行超声波搅拌操作的操作具体为将所述预混胶液通入超声波搅拌管道内，进行超声波搅拌操作。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池正极胶液的制备方法，其特征在于，所述超声波搅拌操作的超声波频率为30kHz～50kHz，所述超声波搅拌操作的时间为5min～10min。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池正极胶液的制备方法，其特征在于，所述搅拌操作的时间为10min～30min。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池正极胶液的制备方法，其特征在于，所述聚偏氟乙烯粉末的加入速度用如下函数公式计算得到：W＝S*(1％～3％)/(10～30)；其中，W(克/分钟)为所述聚偏氟乙烯粉末的加入速度，S(克)为所述甲基吡咯烷酮溶液的质量。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池正极胶液的制备方法，其特征在于，所述搅拌操作采用的装置为搅拌机，所述聚偏氟乙烯粉末的加入装置为自动上粉系统，所述自动上粉系统包括储粉容器、进粉泵及进粉通道，所述进粉通道的第一端与所述储粉容器连通，所述进粉通道的第二端与所述搅拌机连通，所述进粉泵设置于所述进粉通道上。

7.根据权利要求6所述的锂离子电池正极胶液的制备方法，其特征在于，所述进粉通道包括进粉管、T形出粉管及两个弯曲出粉管，所述T形出粉管开设有第一出粉口、第二出粉口及第三出粉口，所述第一出粉口连通在所述进粉管的一端，所述第二出粉口及所述第三出粉口相互平行，两个所述弯曲出粉管分别连通在所述第二出粉口及所述第三出粉口的一端，每个所述弯曲出粉管向靠近所述进粉管的方向弯曲。

8.根据权利要求1所述的锂离子电池正极胶液的制备方法，其特征在于，在进行所述搅拌操作及所述超声波搅拌操作的过程中，还对所述预混胶液进行抽真空操作及充氮气操作。

9.根据权利要求1所述的锂离子电池正极胶液的制备方法，其特征在于，所述聚偏氟乙烯粉末的粒径为1μm～100μm。

10.一种如权利要求1～9中任一项所述制备方法制备得到的锂离子电池正极胶液。

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