CN112072093A - 一种分散效果好的锂电池负极浆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分散效果好的锂电池负极浆料及其制备方法，包括如下重量份的组分：石墨43～44份、碳气凝胶3.6份、碳纳米管分散液0.5份、分散剂0.3份、水性粘结剂0.6～0.7份、增稠剂0.3～0.4份、去离子水51.6～53.6份。所述碳纳米管分散液的质量浓度为5％。所述水性粘结剂为丁苯橡胶。本发明涉及技术领域，具体是提供了一种含碳气凝胶+碳纳米管分散液形成的复合导电剂的分散效果好的锂电池负极浆料及其制备方法。

Description

一种分散效果好的锂电池负极浆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池浆料制备技术领域，具体是指一种分散效果好的锂电池负极浆料及其制备方法。
背景技术
锂离子电池是一种二次充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作，即在充、放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌；充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。
锂离子电池负极是指用石墨作为负极主材，负极材料中还含有石墨主材、导电剂、粘结剂和溶剂等。为了改善电极的离子传导能力，电极必须具有良好的吸液能力和合适的孔隙率。对于高功率型锂离子电池，当它在大倍率电流工作时，电池因内阻及极化的原因会放出大量的热，这些热量需要及时散发，否则会导致电池的安全事故。因此，对经常处于大倍率工作状态和高温工作状态的锂离子电池，提高电极导电性由为重要，若选择导电剂不合理，则充放电电池表面及内部温度高于75摄氏度，造成电池极化严重，电解液分解，电池循环寿命降低，电池有安全隐患存在。
另外，目前一般采用水做为溶液，但由于水分子为极性分子，导电剂在水系浆料中更难分散。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种含碳气凝胶+碳纳米管分散液的分散效果好的锂电池负极浆料及其制备方法，使含碳气凝胶+碳纳米管分散液得到良好分散且稳定性高的水性负极浆料。
本发明采取的技术方案如下：一种分散效果好的锂电池负极浆料，包括如下重量份的组分：石墨43～44份、碳气凝胶3.6份、碳纳米管分散液0.5份、分散剂0.3份、水性粘结剂0.6～0.7份、增稠剂0.3～0.4份、去离子水51.6～53.6份。
进一步地，一种分散效果好的锂电池负极浆料，包括如下重量份的组分：石墨43.5份、碳气凝胶3.6份、碳纳米管分散液0.5份、分散剂0.3份、水性粘结剂0.65份、增稠剂0.35份、去离子水52.6份。
进一步地，所述碳纳米管分散液的质量浓度为5％。
进一步地，所述水性粘结剂为丁苯橡胶。
本发明还公开了一种分散效果好的锂电池负极浆料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照组分的重量份比称取各组分；
(2)将增稠剂、碳气凝胶份、碳纳米管分散液份、分散剂一起加入双行星干混搅拌机中进行搅拌20-40min，所述双行星搅拌机的分散速度为500±20rpm、公转转速为20±1rpm，得到混合物料A；
(3)向(1)中的混合物料A中加入石墨总重中的1/2量，搅拌20-40min后再加入剩余的1/2量石墨搅拌10-40min，得到混合物料B；
(4)向(2)中的混合物料B中加入去离子水总量的85.7％，双行星搅拌机在分散速度为2500rpm、公转转速为35rpm±1rpm的条件下搅拌5-20min，然后再在分散速度为1000rpm、公转转速为20rpm的条件下搅拌30min，最后以分散速度为4500rpm、公转转速为35rpm的条件搅拌3h，得到混合物料C；
(5)向(3)中的混合物料C中加入水性粘结剂，使得双行星搅拌机中物料的固含量为50-60％，加入剩余14.3％的去离子水，以分散速度为2500±20rpm、公转转速为35±1rpm进行搅拌20-40min，使得物料粘度为4000-8000Mpa·s；
(6)关闭双行星搅拌机的高速分散搅拌状态，以低速正向公转转速10±1rpm进行搅拌，同时将双行星搅拌机内桶中抽成真空后保压5-10min，然后静置30-50min脱泡沫后得水性负极浆料。
采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本方案使碳气凝胶+碳纳米管分散液形成的复合导电剂得到良好分散且稳定性高的水性负极浆料，碳气凝胶作为一种新型轻质纳米多孔无定形炭素材料，具有比表面积高、质量密度低、纳米级连续孔隙、纳米级骨架碳微粒以及非晶态的结构等特性；碳纳米管由于结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能，理论预测其导电性能取决于其管径和管壁的螺旋角，实际应用中，碳气凝胶+碳纳米管分散液形成的复合导电剂在基体材料中通过相互搭建成网络进行电子传递，进而实现导电，该网络中，碳气凝胶+碳纳米管分散液形成的复合导电剂之间相互接触，或者碳气凝胶+碳纳米管分散液形成的复合导电剂与其他具有导电特性的物质接触，所以，碳气凝胶+碳纳米管分散液形成的复合导电剂在基体材料中形成的导电网络的决定了其导电效果。
具体实施方式
下面将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1，一种分散效果好的锂电池负极浆料，包括如下重量份的组分：石墨43份、水性粘结剂0.6份、增稠剂0.3份、去离子水51.6份、碳气凝胶3.6份、碳纳米管分散液0.5份、分散剂0.3份。
所述碳纳米管分散液的质量浓度为5％。所述水性粘结剂为丁苯橡胶。
本发明还公开了一种分散效果好的锂电池负极浆料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照组分的重量份比称取各组分；
(2)将增稠剂、碳气凝胶份、碳纳米管分散液份、分散剂一起加入双行星干混搅拌机中进行搅拌20-40min，所述双行星搅拌机的分散速度为500±20rpm、公转转速为20±1rpm，得到混合物料A；
(3)向(1)中的混合物料A中加入石墨总重中的1/2量，搅拌20-40min后再加入剩余的1/2量石墨搅拌10-40min，得到混合物料B；
(4)向(2)中的混合物料B中加入去离子水总量的85.7％，双行星搅拌机在分散速度为2500rpm、公转转速为35rpm±1rpm的条件下搅拌5-20min，然后再在分散速度为1000rpm、公转转速为20rpm的条件下搅拌30min，最后以分散速度为4500rpm、公转转速为35rpm的条件搅拌3h，得到混合物料C；
(5)向(3)中的混合物料C中加入水性粘结剂，使得双行星搅拌机中物料的固含量为50-60％，加入剩余14.3％的去离子水，以分散速度为2500±20rpm、公转转速为35±1rpm进行搅拌20-40min，使得物料粘度为4000-8000Mpa·s；
(6)关闭双行星搅拌机的高速分散搅拌状态，以低速正向公转转速10±1rpm进行搅拌，同时将双行星搅拌机内桶中抽成真空后保压5-10min，然后静置30-50min脱泡沫后得水性负极浆料。
实施例2，一种分散效果好的锂电池负极浆料，包括如下重量份的组分：石墨44份、水性粘结剂0.7份、增稠剂0.4份、去离子水53.6份、碳气凝胶3.6份、碳纳米管分散液0.5份、分散剂0.3份。
所述碳纳米管分散液的质量浓度为5％。所述水性粘结剂为丁苯橡胶。
本发明还公开了一种分散效果好的锂电池负极浆料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照组分的重量份比称取各组分；
(2)将增稠剂、碳气凝胶份、碳纳米管分散液份、分散剂一起加入双行星干混搅拌机中进行搅拌20-40min，所述双行星搅拌机的分散速度为500±20rpm、公转转速为20±1rpm，得到混合物料A；
(3)向(1)中的混合物料A中加入石墨总重中的1/2量，搅拌20-40min后再加入剩余的1/2量石墨搅拌10-40min，得到混合物料B；
(4)向(2)中的混合物料B中加入去离子水总量的85.7％，双行星搅拌机在分散速度为2500rpm、公转转速为35rpm±1rpm的条件下搅拌5-20min，然后再在分散速度为1000rpm、公转转速为20rpm的条件下搅拌30min，最后以分散速度为4500rpm、公转转速为35rpm的条件搅拌3h，得到混合物料C；
(5)向(3)中的混合物料C中加入水性粘结剂，使得双行星搅拌机中物料的固含量为50-60％，加入剩余14.3％的去离子水，以分散速度为2500±20rpm、公转转速为35±1rpm进行搅拌20-40min，使得物料粘度为4000-8000Mpa·s；
(6)关闭双行星搅拌机的高速分散搅拌状态，以低速正向公转转速10±1rpm进行搅拌，同时将双行星搅拌机内桶中抽成真空后保压5-10min，然后静置30-50min脱泡沫后得水性负极浆料。
实施例3，一种分散效果好的锂电池负极浆料，包括如下重量份的组分：石墨43.5份、水性粘结剂0.65份、增稠剂0.35份、去离子水52.6份、碳气凝胶3.6份、碳纳米管分散液0.5份、分散剂0.3份。
所述碳纳米管分散液的质量浓度为5％。所述水性粘结剂为丁苯橡胶。
本发明还公开了一种分散效果好的锂电池负极浆料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照组分的重量份比称取各组分；
(2)将增稠剂、碳气凝胶份、碳纳米管分散液份、分散剂一起加入双行星干混搅拌机中进行搅拌20-40min，所述双行星搅拌机的分散速度为500±20rpm、公转转速为20±1rpm，得到混合物料A；
(3)向(1)中的混合物料A中加入石墨总重中的1/2量，搅拌20-40min后再加入剩余的1/2量石墨搅拌10-40min，得到混合物料B；
(4)向(2)中的混合物料B中加入去离子水总量的85.7％，双行星搅拌机在分散速度为2500rpm、公转转速为35rpm±1rpm的条件下搅拌5-20min，然后再在分散速度为1000rpm、公转转速为20rpm的条件下搅拌30min，最后以分散速度为4500rpm、公转转速为35rpm的条件搅拌3h，得到混合物料C；
(5)向(3)中的混合物料C中加入水性粘结剂，使得双行星搅拌机中物料的固含量为50-60％，加入剩余14.3％的去离子水，以分散速度为2500±20rpm、公转转速为35±1rpm进行搅拌20-40min，使得物料粘度为4000-8000Mpa·s；
(6)关闭双行星搅拌机的高速分散搅拌状态，以低速正向公转转速10±1rpm进行搅拌，同时将双行星搅拌机内桶中抽成真空后保压5-10min，然后静置30-50min脱泡沫后得水性负极浆料。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种分散效果好的锂电池负极浆料，其特征在于，包括如下重量份的组分：石墨43～44份、碳气凝胶3.6份、碳纳米管分散液0.5份、分散剂0.3份、水性粘结剂0.6～0.7份、增稠剂0.3～0.4份、去离子水51.6～53.6份。
2.根据权利要求1所述的一种分散效果好的锂电池负极浆料，其特征在于，包括如下重量份的组分：石墨43.5份、碳气凝胶3.6份、碳纳米管分散液0.5份、分散剂0.3份、水性粘结剂0.65份、增稠剂0.35份、去离子水52.6份。
3.根据权利要求1所述的一种分散效果好的锂电池负极浆料，其特征在于，所述碳纳米管分散液的质量浓度为5％。
4.根据权利要求1所述的一种分散效果好的锂电池负极浆料，其特征在于，所述水性粘结剂为丁苯橡胶。
5.一种分散效果好的锂电池负极浆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按照组分的重量份比称取各组分；
(2)将增稠剂、碳气凝胶份、碳纳米管分散液份、分散剂一起加入双行星干混搅拌机中进行搅拌20-40min，所述双行星搅拌机的分散速度为500±20rpm、公转转速为20±1rpm，得到混合物料A；
(3)向(1)中的混合物料A中加入石墨总重中的1/2量，搅拌20-40min后再加入剩余的1/2量石墨搅拌10-40min，得到混合物料B；
(4)向(2)中的混合物料B中加入去离子水总量的85.7％，双行星搅拌机在分散速度为2500rpm、公转转速为35rpm±1rpm的条件下搅拌5-20min，然后再在分散速度为1000rpm、公转转速为20rpm的条件下搅拌30min，最后以分散速度为4500rpm、公转转速为35rpm的条件搅拌3h，得到混合物料C；
(5)向(3)中的混合物料C中加入水性粘结剂，使得双行星搅拌机中物料的固含量为50-60％，加入剩余14.3％的去离子水，以分散速度为2500±20rpm、公转转速为35±1rpm进行搅拌20-40min，使得物料粘度为4000-8000Mpa·s；
(6)关闭双行星搅拌机的高速分散搅拌状态，以低速正向公转转速10±1rpm进行搅拌，同时将双行星搅拌机内桶中抽成真空后保压5-10min，然后静置30-50min脱泡沫后得水性负极浆料。
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