CN111640945B - 一种锂离子电池阳极浆料及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池阳极浆料,其原料包括:溶剂和溶质,其中,溶剂为N‑甲基吡咯烷酮和水;溶质的原料按重量百分比包括:石墨90‑99%、炭黑0.2‑5%、微晶纤维素0.8‑5%。本发明还公开了上述锂离子电池阳极浆料的制作方法,包括如下步骤:S1、将微晶纤维素与水混匀得到胶液;S2、将石墨、炭黑、N‑甲基吡咯烷酮混匀,然后加入一部分胶液,搅拌混匀至形成光滑团状物;S3、向光滑团状物中加入剩余的胶液混匀,用水调节固含量得到锂离子电池阳极浆料。本发明通过选用合适的浆料原料并配合适宜的合浆工艺,使得浆料中各物质均匀分散,并能简化加工工序,提高活性物质含量。
Description
技术领域
本发明涉及电池铝塑膜破损检测技术领域,尤其涉及一种锂离子电池阳极浆料及其制作方法。
背景技术
能量密度的提升是锂离子电池领域的研究重点,阴极是决定锂离子电池能量密度的关键因素,随着阴极活性物质能量密度的攀升,对阳极能量密度需求日益迫切,硅碳阳极虽然具有较高的能量密度,但首次效果低、膨胀大,限制了其在动力电池领域的发展,因此提高传统石墨类阳极极片活性物质含量成为应用领域重要研究方向。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种锂离子电池阳极浆料及其制作方法,本发明通过选用合适的浆料原料并配合适宜的合浆工艺,使得浆料中各物质均匀分散,并能简化加工工序,提高活性物质含量。
本发明提出的一种锂离子电池阳极浆料,其原料包括:溶剂和溶质,
其中,溶剂为N-甲基吡咯烷酮和水;
溶质的原料按重量百分比包括:石墨90-99%、炭黑0.2-5%、微晶纤维素0.8-5%。
优选地,所述锂离子电池阳极浆料的固含量为52-70%。
优选地,N-甲基吡咯烷酮的重量占溶剂总重量的5-20%。
优选地,微晶纤维素为纳米级微晶纤维素,其粒径为10-200nm。
优选地,石墨为天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳或中间相碳微球。
优选地,炭黑为乙炔黑、超导炭黑、科琴黑、碳纳米管中的至少一种。
优选地,所述锂离子电池阳极浆料在集流体表面,单面涂覆面密度不高于150g/m2。
本发明还提出了上述锂离子电池阳极浆料的制作方法,包括如下步骤:
S1、将微晶纤维素与水混匀得到胶液;
S2、将石墨、炭黑、N-甲基吡咯烷酮混匀,然后加入一部分胶液,搅拌混匀至形成光滑团状物;
S3、向光滑团状物中加入剩余的胶液混匀,用水调节固含量得到锂离子电池阳极浆料。
优选地,在S1中,胶液的固含量为5-10%。
优选地,在S2中,胶液的用量不超过胶液总重量的50%。
优选地,在S3中,分1-4次加入剩余的胶液。
有益效果:
本发明通过添加一定的N-甲基吡咯烷酮作为溶剂之一,N-甲基吡咯烷酮与石墨表面疏水性基团结合,能够有效提高石墨的分散能力,提高浆料的稳定性;粘结剂采用纳米级微晶纤维素代替传统的羧甲基纤维素钠与丁苯乳胶SBR组合,并且本发明调整阳极合浆工艺,将纳米级微晶纤维素预先制作成胶液,分多次加入与石墨捏合,一方面可以简化加工工序,产生更佳分散效果,另一方面纳米级微晶纤维素既具有羧甲基纤维素钠的高分散性能,同时拥有丁苯乳胶SBR良好的粘结性能,可以有效降低粘结剂用量,进而提高活性物质百分比。
附图说明
图1为实施例1和对比例1的流变性能测试曲线。
具体实施方式
下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种锂离子电池阳极浆料,其原料包括:溶剂和溶质,
其中,溶剂为N-甲基吡咯烷酮和水;
溶质的原料按重量百分比包括:人造石墨97%、炭黑1%、粒径为100nm的纳米级微晶纤维素2%。
上述锂离子电池阳极浆料的制作方法,包括如下步骤:
S1、将微晶纤维素与水混匀得到固含量为8%的胶液;
S2、将人造石墨、炭黑、N-甲基吡咯烷酮混匀,然后加入一部分胶液,搅拌混匀至形成光滑团状物,其中,胶液的用量是胶液总重量的30%,N-甲基吡咯烷酮的重量占溶剂总重量的5%;
S3、向光滑团状物中加入剩余的胶液高速搅拌至混匀,用水调节固含量为60%得到锂离子电池阳极浆料。
上述锂离子电池阳极浆料在集流体表面,单面涂覆面密度不高于96g/m2。
对比例1
一种锂离子电池阳极浆料,其原料包括:水和溶质,
其中,溶质的原料按重量百分比包括:人造石墨97%、炭黑1%、粒径为100nm的纳米级微晶纤维素2%。
上述锂离子电池阳极浆料的制作方法,包括如下步骤:
S1、将微晶纤维素与水混匀得到固含量为8%的胶液;
S2、将人造石墨、炭黑混匀,然后加入一部分胶液,搅拌混匀至形成光滑团状物,其中,胶液的用量是胶液总重量的30%;
S3、向光滑团状物中加入剩余的胶液高速搅拌至混匀,用水调节固含量为60%得到锂离子电池阳极浆料。
上述锂离子电池阳极浆料在集流体表面,单面涂覆面密度不高于96g/m2。
对比例2
一种锂离子电池阳极浆料,其原料包括:水和溶质,
其中,溶质的原料按重量百分比包括:人造石墨96%、炭黑1%、羧甲基纤维素钠1%,SBR乳液2%。
上述锂离子电池阳极浆料的制作方法,包括如下步骤:
S1、将羧甲基纤维素钠与水混匀得到固含量为8%的胶液;
S2、将人造石墨、炭黑混匀,然后加入一部分胶液,搅拌混匀至形成光滑团状物,其中,胶液的用量是胶液总重量的30%;
S3、向光滑团状物中加入剩余的胶液高速搅拌至混匀,再加入SBR乳液,中速搅拌至均匀,用水调节固含量为60%得到锂离子电池阳极浆料。
上述锂离子电池阳极浆料在集流体表面,单面涂覆面密度不高于96g/m2。
实施例2
一种锂离子电池阳极浆料,其原料包括:溶剂和溶质,
其中,溶剂为N-甲基吡咯烷酮和水;
溶质的原料按重量百分比包括:人造石墨99%、炭黑0.2%、粒径为10nm的纳米级微晶纤维素0.8%。
上述锂离子电池阳极浆料的制作方法,包括如下步骤:
S1、将微晶纤维素与水混匀得到固含量为6%的胶液;
S2、将人造石墨、炭黑、N-甲基吡咯烷酮混匀,然后加入一部分胶液,搅拌混匀至形成光滑团状物,其中,胶液的用量是胶液总重量的40%,N-甲基吡咯烷酮的重量占溶剂总重量的20%;
S3、向光滑团状物中加入剩余的胶液高速搅拌至混匀,用水调节固含量为58%得到锂离子电池阳极浆料。
上述锂离子电池阳极浆料在集流体表面,单面涂覆面密度不高于70g/m2。
实施例3
一种锂离子电池阳极浆料,其原料包括:溶剂和溶质,
其中,溶剂为N-甲基吡咯烷酮和水;
溶质的原料按重量百分比包括:人造石墨97%、炭黑1%、粒径为150nm的纳米级微晶纤维素2%。
上述锂离子电池阳极浆料的制作方法,包括如下步骤:
S1、将微晶纤维素与水混匀得到固含量为8%的胶液;
S2、将人造石墨、炭黑、N-甲基吡咯烷酮混匀,然后加入一部分胶液,搅拌混匀至形成光滑团状物,其中,胶液的用量是胶液总重量的40%,N-甲基吡咯烷酮的重量占溶剂总重量的5%;
S3、向光滑团状物中加入剩余的胶液混匀,用水调节固含量为58%得到锂离子电池阳极浆料。
上述锂离子电池阳极浆料在集流体表面,单面涂覆面密度不高于130g/m2。
试验例1
检测实施例1和对比例1的浆料流变性能。
流变测试方法为:使用ARES流变仪,室温下用1-300速率剪切测试,测试结果参见图1,图1为实施例1和对比例1的流变性能测试曲线。
由图1可以看出,实施例1的浆料随剪切力提高,粘度呈线性降低,对比例1的浆料随剪切力提高,粘度先上升后降低,浆料稳定性稍差,结果证明浆料中添加一定量N-甲基吡咯烷酮,有利于改善浆料稳定性。
试验例2
评价实施例1-3、对比例2各自制得的极片剥离强度。
剥离强度测试方法为:使用英国Mecmesin拉力仪(10N的传感器),取宽度为10mm的试样,用3M胶带粘贴,180°剥离,设备测试位移为90mm,剥离速度为200mm/min;检测结果如表1所示。
表1实施例1-5、对比例2制作的极片剥离强度检测结果
由表1可以看出,实施例1与对比例2的极片剥离强度相当,两种合浆能达到类似的效果,但实施例1活性物质含量更高;同时实施例2、3结果显示一定范围内活性物质含量越高,极片面密度越大(越厚),极片剥离强度小,但均在10N.m以上,可满足正常生产需要。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种锂离子电池阳极浆料,其特征在于,其原料包括:溶剂和溶质,
其中,溶剂为N-甲基吡咯烷酮和水;
溶质的原料按重量百分比为:石墨90-99%、炭黑0.2-5%、微晶纤维素0.8-5%;
所述锂离子电池阳极浆料的固含量为52-70%;所述微晶纤维素为纳米级微晶纤维素,其粒径为10-200nm;
所述锂离子电池阳极浆料的制作方法,包括如下步骤:
S1、将微晶纤维素与水混匀得到胶液;
S2、将石墨、炭黑、N-甲基吡咯烷酮混匀,然后加入一部分胶液,搅拌混匀至形成光滑团状物;
S3、向光滑团状物中加入剩余的胶液混匀,用水调节固含量得到锂离子电池阳极浆料。
2.根据权利要求1所述锂离子电池阳极浆料,其特征在于,N-甲基吡咯烷酮的重量占溶剂总重量的5-20%。
3.根据权利要求1所述锂离子电池阳极浆料,其特征在于,石墨为天然石墨、人造石墨。
4.根据权利要求1所述锂离子电池阳极浆料,其特征在于,炭黑为乙炔黑、超导炭黑、科琴黑中的至少一种。
5.根据权利要求1所述锂离子电池阳极浆料,其特征在于,在S1中,胶液的固含量为5-10%。
6.根据权利要求1所述锂离子电池阳极浆料,其特征在于,在S2中,胶液的用量不超过胶液总重量的50%;在S3中,分1-4次加入剩余的胶液。
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