CN112490392A - 一种减少锂离子电池正极浆料团聚现象的方法 - Google Patents

一种减少锂离子电池正极浆料团聚现象的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种减少锂离子电池正极浆料团聚现象的方法，步骤一，加入粘结剂PVDF，进行刮浆操作，然后加入NMP，制胶完成后，将胶液打出备用；步骤二，胶液打出后，在搅拌缸中加入SP，进行刮浆操作，然后加入NMP和磷酸铁锂，进行刮浆操作；步骤三，磷酸铁锂和SP搅拌均匀后加入CNT，以30rpm的搅拌速度和1500rpm的分散速度搅拌60min，使得导电剂SP和CNT能够均匀包裹在LiFePO4的表面形成导电网络；步骤四，加完CNT，搅拌均匀之后，将之前由PVDF和NMP制得的胶液加入进去；步骤五，完成加料步骤后进行粘度、细度、固含量测定，合格后抽真空保存。本发明涉及减少锂离子电池正极浆料团聚技术领域，具体是指一种减少锂离子电池正极浆料团聚现象的方法。

Description

一种减少锂离子电池正极浆料团聚现象的方法
技术领域
本发明涉及减少锂离子电池正极浆料团聚技术领域，具体是指一种减少锂离子电池正极浆料团聚现象的方法。
背景技术
锂离子电池具有高电压、高能量密度、无记忆效应、循环寿命长、环保等特点，是目前应用最广泛的二次电池，包括电动汽车和储能系统领域；目前主流的有磷酸铁锂和三元体系，从安全性能和循环寿命这两个动力电池重要指标看，磷酸铁锂电池更具备优势；由于磷酸铁锂的电子导电性和正锂离子扩散能力较差，一般改性的方法有碳包覆、添加导电物质、掺杂改性及制备纳米级颗粒材料来提高导电性；改性后的材料，导电性能虽有所提升，但仍难达到使用要求，还需要在电池的制作过程中添加一定量的导电剂。
行业除了加入常规的SP以外，通常还加入碳纳米管以提高电池性能；锂离子动力和储能电池是一种由多个单体锂离子电池串联或并联而组成的，由于单一电池性能不一致导致电池寿命提前结束；因此在电池组组装之前尽可能保证电池组单体的一致性，从而减小电池在循环过程中的差异性；电池组单体的一致性很大程度由浆料的一致性决定，因此由活性物质、导电剂、粘结剂通过搅拌混合均匀分散于溶剂中而形成正极浆料的均匀性对电池性能有着至关重要的影响，针对这一问题，开发了纳米级磷酸铁锂正极匀浆技术，通过优化搅拌工艺，实现了纳米级磷酸铁锂与纳米级导电剂SP和CNT的均匀分散，提高电极的一致性；采用细度、极片剥离力、电阻率、SEM等方法研究正极浆料匀浆的均一性；结果表明，纳米级活性材料Li Fe PO4与纳米级导电剂SP和CNT在传统匀浆工艺中存在不同程度的团聚，团聚物的出现导致其在正极涂布过程中划痕、颗粒极其明显，极片面密度不均匀，难以保持正极片的均一性，从而对电池的一致性产生影响。
传统匀浆工艺是先将粘结剂PVDF和溶剂NMP制备胶液，再加入导电剂SP和CNT，最后加入活性材料Li Fe PO4，由于纳米级SP和CNT具有较高的比表面，其中SP比表面达到60m2/g以上，在胶液中难以完全分散，存在不同程度的团聚，在加入Li Fe PO4之后，浆料中导电剂与活性材料的分散受到影响。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种减少锂离子电池正极浆料团聚现象的方法。
本发明公开了一种减少锂离子电池正极浆料团聚现象的方法，包括如下步骤：
步骤一，加入粘结剂PVDF，以15rpm的搅拌速度和500rpm的分散速度搅拌10min后，进行刮浆操作，接着以45rpm的搅拌速度和1800rpm的分散速度搅拌60min后，进行刮浆操作，然后加入NMP，以45rpm的搅拌速度和1800rpm的分散速度搅拌90min，制胶完成后，将胶液打出备用；
步骤二，胶液打出后，在搅拌缸中加入SP，以10rpm的搅拌速度和500rpm的分散速度搅拌10min后，进行刮浆操作，然后加入NMP和磷酸铁锂，以10rpm的搅拌速度和500rpm的分散速度搅拌10min后，进行刮浆操作，接着以10rpm的搅拌速度和500rpm的分散速度搅拌10min后，进行刮浆操作，接着以30rpm的搅拌速度和1500rpm的分散速度搅拌90min；
步骤三，磷酸铁锂和SP搅拌均匀后加入CNT，以30rpm的搅拌速度和1500rpm的分散速度搅拌60min，使得导电剂SP和CNT能够均匀包裹在LiFePO4的表面形成导电网络；
步骤四，加完CNT，搅拌均匀之后，将之前由PVDF和NMP制得的胶液加入进去，以30rpm的搅拌速度和1500rpm的分散速度搅拌60min，加料完成；
步骤五，完成加料步骤后进行粘度、细度、固含量测定，若都在工艺范围内则抽真空保存等待涂布，若超出工艺范围则进行调整，调整合格后抽真空保存。
采用上述结构本发明取得的有益效果如下：通过优化匀浆工艺，能够改善活性材料与导电剂分散效果，优化匀浆工艺之后，活性材料与导电剂、粘结剂分散均匀；浆料细度达到3μm，极片剥离强度达到22.08N/m，电阻率减小，SEM结果表明，Li Fe PO4与SP和CNT分布均匀。
附图说明
图1为本发明一种减少锂离子电池正极浆料团聚现象的方法，采用传统工艺方法制作的浆料细度图；
图2为本发明一种减少锂离子电池正极浆料团聚现象的方法，采用本工艺方法制作的浆料细度图；
图3为本发明一种减少锂离子电池正极浆料团聚现象的方法，采用传统工艺方法制作的正极片SEM图；
图4为本发明一种减少锂离子电池正极浆料团聚现象的方法，采用本工艺方法制作的正极片SEM图；
图5为本发明一种减少锂离子电池正极浆料团聚现象的方法，采用传统工艺方法制作的正极片SEM放大图；
图6为本发明一种减少锂离子电池正极浆料团聚现象的方法，采用本工艺方法制作的正极片SEM放大图。
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，一种减少锂离子电池正极浆料团聚现象的方法，包括如下步骤：
步骤一，加入粘结剂PVDF，以15rpm的搅拌速度和500rpm的分散速度搅拌10min后，进行刮浆操作，接着以45rpm的搅拌速度和1800rpm的分散速度搅拌60min后，进行刮浆操作，然后加入NMP，以45rpm的搅拌速度和1800rpm的分散速度搅拌90min，制胶完成后，将胶液打出备用；
步骤二，胶液打出后，在搅拌缸中加入SP，以10rpm的搅拌速度和500rpm的分散速度搅拌10min后，进行刮浆操作，然后加入NMP和磷酸铁锂，以10rpm的搅拌速度和500rpm的分散速度搅拌10min后，进行刮浆操作，接着以10rpm的搅拌速度和500rpm的分散速度搅拌10min后，进行刮浆操作，接着以30rpm的搅拌速度和1500rpm的分散速度搅拌90min；
步骤三，磷酸铁锂和SP搅拌均匀后加入CNT，以30rpm的搅拌速度和1500rpm的分散速度搅拌60min，使得导电剂SP和CNT能够均匀包裹在LiFePO4的表面形成导电网络；
步骤四，加完CNT，搅拌均匀之后，将之前由PVDF和NMP制得的胶液加入进去，以30rpm的搅拌速度和1500rpm的分散速度搅拌60min，加料完成；
步骤五，完成加料步骤后进行粘度、细度、固含量测定，若都在工艺范围内则抽真空保存等待涂布，若超出工艺范围则进行调整，调整合格后抽真空保存。
采用以上方法测试结果，如表1所示，采用本方法制作的极片剥离强度比传统工艺方法制作的极片剥离强度更大；
编号 传统方法极片(N/m) 本方法极片(N/m)
1# 18.70 21.97
2# 17.97 22.47
3# 18.03 21.80
AVE 18.23 22.08
如表2所示，采用本方法制作的极片电阻率比传统工艺方法制作的极片电阻率更小。
编号 传统方法极片/(Ω·cm) 本方法极片/(Ω·cm)
1# 5.719 3.844
2# 6.342 3.772
3# 6.197 4.214
AVE 6.053 3.943
如图1-2所示，采用本工艺方法制作的浆料细度比传统工艺方法制作的浆料细度更小；
如图3-6所示，采用本工艺方法制作的正极片SEM图比传统工艺方法制作的正极片SEM图分散更加均匀。
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 (1)

1.一种减少锂离子电池正极浆料团聚现象的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，加入粘结剂PVDF，以15rpm的搅拌速度和500rpm的分散速度搅拌10min后，进行刮浆操作，接着以45rpm的搅拌速度和1800rpm的分散速度搅拌60min后，进行刮浆操作，然后加入NMP，以45rpm的搅拌速度和1800rpm的分散速度搅拌90min，制胶完成后，将胶液打出备用；
步骤二，胶液打出后，在搅拌缸中加入SP，以10rpm的搅拌速度和500rpm的分散速度搅拌10min后，进行刮浆操作，然后加入NMP和磷酸铁锂，以10rpm的搅拌速度和500rpm的分散速度搅拌10min后，进行刮浆操作，接着以10rpm的搅拌速度和500rpm的分散速度搅拌10min后，进行刮浆操作，接着以30rpm的搅拌速度和1500rpm的分散速度搅拌90min；
步骤三，磷酸铁锂和SP搅拌均匀后加入CNT，以30rpm的搅拌速度和1500rpm的分散速度搅拌60min，使得导电剂SP和CNT能够均匀包裹在LiFePO4的表面形成导电网络；
步骤四，加完CNT，搅拌均匀之后，将之前由PVDF和NMP制得的胶液加入进去，以30rpm的搅拌速度和1500rpm的分散速度搅拌60min，加料完成；
步骤五，完成加料步骤后进行粘度、细度、固含量测定，若都在工艺范围内则抽真空保存等待涂布，若超出工艺范围则进行调整，调整合格后抽真空保存。
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