CN112701241B - 电池浆料搅拌方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池技术领域，公开了一种电池浆料搅拌方法，包括以下步骤：将胶液和溶剂搅拌混合均匀，得到稀释胶液；向所述稀释胶液中加入导电剂和添加剂A，搅拌混合均匀，得到导电胶；向所述导电胶中加入主材和添加剂B，搅拌混合均匀，得到预混浆料；向所述预混浆料中加入主材、胶液和溶剂，搅拌混合均匀，得到电池浆料。该方法既能提高导电剂分散性，提高浆料的稳定性，又能提高极片剥离力，减少极片掉粉现象。

Description

电池浆料搅拌方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池浆料搅拌方法。

背景技术

目前，电池浆料搅拌方法主要包括干混工艺和湿混工艺。其中，干混工艺的通常做法为用主材、导电剂干混混合，然后加入溶剂和胶液捏合，最后加入胶液制浆。湿混工艺的通常做法为先用导电剂和胶液进行混合制备导电胶，然后加入主材与溶剂制浆。

但是，上述两种工艺都具有一些无法克服的缺点。干混工艺的缺点主要为在第一步的粉体混合阶段会发生导电剂团聚，特别是当导电剂比例较高时这种现象会更加明显，并且团聚一旦发生在后续的搅拌步骤中也无法分散开。湿混工艺的缺点为极片剥离力低，导电剂的含量比例越高、吸油值越高，制作出的极片剥离力就会越低；但是，若降低导电剂的含量比例，会影响浆料的导电性能，而且也无法有效提高极片剥离力。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种电池浆料搅拌方法，既能提高导电剂分散性，又能提高极片剥离力。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种电池浆料搅拌方法，包括以下步骤：

S110，将胶液和溶剂搅拌混合均匀，得到稀释胶液。

如此，步骤S110中通过向胶液中加入溶剂可以降低胶液的粘度，提高稀释胶液的流动性。

S120，向所述稀释胶液中加入导电剂和添加剂A，搅拌混合均匀，得到导电胶；其中，所述添加剂A为具有低表面张力的醇液。

如此，步骤S120中通过向稀释胶液中加入添加剂A，添加剂A一方面可以降低导电胶的表面张力，提高导电剂与稀释胶液之间的润湿性，从而提高导电剂在主材中的分散均匀性及稳定性；另一方面可以降低稀释胶液的粘度，提高导电胶的流动性，也能促进导电剂在主材中的分散性。

S130，向所述导电胶中加入主材和添加剂B，搅拌混合均匀，得到预混浆料；其中，所述添加剂B为具有微腐蚀性的羧酸。

如此，步骤S130中通过向导电胶中加入添加剂B，由于羧酸的尾基是羧基，在中性条件下羧基电离，使得主材颗粒和导电剂颗粒表面上富含COO^-基团，同样都具有负电荷，由于静电作用使主材颗粒间和导电剂颗粒间相互排斥。羧酸为有机弱酸，本身具有微腐蚀性。因此，添加剂B一方面可以改变预混浆料的荷电状态，增加主材颗粒间和导电剂颗粒间的排斥力，从而增加预混浆料的稳定性，延长预混浆料的储存时间；另一方面使电池浆料带有微腐蚀性，可以微腐蚀箔材，提高极片剥离力。

S140，向所述预混浆料中加入主材、胶液和溶剂，搅拌混合均匀，得到电池浆料。

如此，通过步骤S110～步骤130，先加入导电剂再加入主材，可以避免主材因大量吸收溶剂而发生沉降，同时也可以避免预混浆料因溶剂大量减少而粘度升高及流动性降低，从而导致导电剂发生团聚。通过步骤S130和步骤S140，分两次加入主材，可以使导电剂更好的分散在主材中。而步骤S140中通过向预混浆料中再加入胶液和溶剂，可以调节电池浆料的粘度及粘性。

在其中一种实施方式，在所述步骤S110中，所述胶液和所述溶剂的质量比为(50～70)：(500～600)；优选地，所述胶液和所述溶剂的质量比为(55～65)：(520～580)；优选地，所述胶液和所述溶剂的质量比为(58～62)：(540～560)；更优选地，所述胶液和所述溶剂的质量比为60：550；

在所述步骤S120中，所述稀释胶液、所述导电剂和所述添加剂A的质量比为(550～670)：(10～50)：(10～20)；优选地，所述稀释胶液、所述导电剂和所述添加剂A的质量比为(580～640)：(20～40)：(10～20)；优选地，所述稀释胶液、所述导电剂和所述添加剂A的质量比为(600～620)：(25～35)：(12～18)；更优选地，所述稀释胶液、所述导电剂和所述添加剂A的质量比为610：30：15；

在所述步骤S130中，所述导电胶：所述主材：所述添加剂B的质量比为(570～740)：(400～600)：(10～20)；优选地，所述导电胶：所述主材：所述添加剂B的质量比为(600～700)：(450～550)：(10～20)；优选地，所述导电胶：所述主材：所述添加剂B的质量比为(640～680)：(480～520)：(12～18)；更优选地，所述导电胶：所述主材：所述添加剂B的质量比为660：500：15；

在所述步骤S140中，所述预混浆料：所述主材：所述胶液：所述溶剂的质量比为(1000～1300)：(400～600)：(400～600)：(100～200)；优选地，所述溶剂的质量比为(1050～1250)：(450～550)：(450～550)：(120～180)；优选地，所述溶剂的质量比为(1100～1200)：(480～520)：(480～520)：(140～160)；更优选地，所述预混浆料：所述主材：所述胶液：所述溶剂的质量比为1150：500：500：150。

在其中一种实施方式，所述主材为正极三元主材，其通式：LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂，0<x<1，0<y<1；例如NCM811、NCM622、NCM523等。或者所述主材为石墨、中间相碳微球等碳负极主材。

在其中一种实施方式，在所述步骤S110之前，还将胶粉和溶剂搅拌混合均匀，得到所述胶液；其中，所述胶粉和所述溶剂的质量比为(20～40)：(500～700)。优选地，所述胶粉和所述溶剂的质量比为(25～35)：(550～650)；优选地，所述胶粉和所述溶剂的质量比为(25～35)：(580～620)；更优选地，所述胶粉和所述溶剂的质量比为30:600。

在其中一种实施方式，所述胶粉包括聚偏氟乙烯胶粉(简称PVDF)、聚丙烯酸胶粉(简称PAA)、羧甲基纤维素钠胶粉(简称CMC)和丁苯橡胶胶粉(简称SBR)其中至少一种。其中，聚偏氟乙烯胶粉一般用于正极主材或油性负极主材，聚丙烯酸胶粉和羧甲基纤维素钠胶粉一般用于水性负极主材，丁苯橡胶胶粉可与羧甲基纤维素钠胶粉组合使用，增强羧甲基纤维素钠胶粉的粘性。

在其中一种实施方式，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮(简称NMP)或去离子水。其中，N-甲基吡咯烷酮一般用于溶解聚偏氟乙烯胶粉，而聚丙烯酸胶粉、羧甲基纤维素钠胶粉和丁苯橡胶胶粉可溶于去离子水。

在其中一种实施方式，所述导电剂包括乙炔黑、超导炭黑(简称Super-P)、导电石墨和碳纳米管(简称CNT)其中至少一种。

在其中一种实施方式，所述添加剂A为具有低表面张力的醇液，优选为异丁醇、正丁醇、丁醇、丙醇和异丙醇其中至少一种。

在其中一种实施方式，所述添加剂B为具有微腐蚀性的羧酸，优选为甲酸、乙酸、柠檬酸、草酸和苯甲酸其中至少一种。

在其中一种实施方式，所述步骤S110的搅拌的公转速度为5～30rpm，分散转速为500～3000rpm；优选地，所述步骤S110的搅拌的公转速度为17.5rpm，分散转速为1750rpm；

所述步骤S120的搅拌的公转速度为5～30rpm，分散转速为500～3000rpm；优选地，所述步骤S110的搅拌的公转速度为17.5rpm，分散转速为1750rpm；

所述步骤S130的搅拌的公转速度为5～30rpm，分散转速为500～3000rpm；优选地，所述步骤S110的搅拌的公转速度为17.5rpm，分散转速为1750rpm；

所述步骤S140的搅拌的公转速度为5～30rpm，分散转速为500～3000rpm。优选地，所述步骤S110的搅拌的公转速度为17.5rpm，分散转速为1750rpm。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

1、本发明的方法制备出的电池浆料中导电剂分散性好，涂布所得极片中导电剂能均匀分布于主材表面；2、本发明的方法制备出的电池浆料具有较高的固含，较低的粘度，能节约成本和提高涂布质量；3、本发明的方法制备出的电池浆料具有较好的稳定性，静置沉降不明显；4、本发明的方法制备出的电池浆料涂布出的极片有更高的剥离力，减少极片掉粉现象。

具体实施方式

需要说明的是，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。

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。

实施例1

S111，将20kg的聚偏氟乙烯胶粉和500kg的N-甲基吡咯烷酮，按照公转速度为5rpm，分散转速为500rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到胶液；

S112，在常温下，将70kg的胶液和500kg的N-甲基吡咯烷酮，按照公转速度为5rpm，分散转速为500rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到稀释胶液；

S113，向所述稀释胶液中加入50kg的碳纳米管和10kg的正丁醇，按照公转速度为5rpm，分散转速为500rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到导电胶；

S114，向所述导电胶中加入400kg的NCM523和10kg的柠檬酸，按照公转速度为5rpm，分散转速为500rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到预混浆料；

S115，向所述预混浆料中加入600kg的NCM523、400kg的胶液和100kg的N-甲基吡咯烷酮，按照公转速度为5rpm，分散转速为500rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到电池正极浆料。

经测试，实施例1的正极浆料固含量为49％，粘度为4000cp，静置48h沉降为1.2％，极片涂布剥离力为0.6N。

实施例2

S111，将30kg的聚偏氟乙烯胶粉和600kg的N-甲基吡咯烷酮，按照公转速度为17.5rpm，分散转速为1750rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到胶液；

S112，在常温下，将60kg的胶液和550kg的N-甲基吡咯烷酮，按照公转速度为17.5rpm，分散转速为1750rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到稀释胶液；

S113，向所述稀释胶液中加入5kg的超导炭黑、25kg的碳纳米管和15kg的异丙醇，按照公转速度为17.5rpm，分散转速为1750rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到导电胶；

S114，向所述导电胶中加入500kg的NCM622和15kg的草酸，按照公转速度为17.5rpm，分散转速为1750rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到预混浆料；

S115，向所述预混浆料中加入500kg的NCM622、500kg的胶液和150kg的N-甲基吡咯烷酮，按照公转速度为17.5rpm，分散转速为1750rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到电池正极浆料。

经测试，实施例2的正极浆料固含量为45％，粘度为3500cp，静置48h沉降为1.3％，极片涂布剥离力为0.55N。

实施例3

S111，将40kg的羧甲基纤维素钠胶粉和700kg的去离子水，按照公转速度为30rpm，分散转速为3000rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到胶液；

S112，在常温下，将50kg的胶液和600kg的去离子水，按照公转速度为30rpm，分散转速为3000rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到稀释胶液；

S113，向所述稀释胶液中加入8kg的超导炭黑、2kg的乙炔黑和20kg的异丁醇，按照公转速度为30rpm，分散转速为3000rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到导电胶；

S114，向所述导电胶中加入400kg的石墨、200kg的中间相碳微球和20kg的甲酸，按照公转速度为30rpm，分散转速为3000rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到预混浆料；

S115，向所述预混浆料中加入300kg的石墨、100kg的中间相碳微球、600kg的胶液和200kg的去离子水，按照公转速度为30rpm，分散转速为3000rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到电池负极浆料。

经测试，实施例3的正极浆料固含量为42％，粘度为3150cp，静置48h沉降为1.5％，极片涂布剥离力为0.48N。

实施例4

S111，将25kg的聚偏氟乙烯胶粉和500kg的N-甲基吡咯烷酮，按照公转速度为5rpm，分散转速为500rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到胶液；

S112，在常温下，将50kg的胶液和600kg的溶剂，按照公转速度为5rpm，分散转速为500rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到稀释胶液；

S113，向所述稀释胶液中加入15kg的超导炭黑、15kg的导电石墨和20kg的丁醇，按照公转速度为15rpm，分散转速为1500rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到导电胶；

S114，向所述导电胶中加入550kg的NCM811和15kg的甲酸，按照公转速度为15rpm，分散转速为1500rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到预混浆料；

S115，向所述预混浆料中加入550kg的NCM811、475kg的胶液和120kg的N-甲基吡咯烷酮，按照公转速度为20rpm，分散转速为2000rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到电池正极浆料。

经过测试，实施例4的电池正极浆料的固含量为46％，粘度为3000cp，静置48h浆料沉降率为1.0％，极片涂布剥离力为0.50N。

实施例5

S111，将25kg的羧甲基纤维素钠胶粉、5kg的丁苯橡胶胶粉和500kg的去离子水，按照公转速度为8rpm，分散转速为600rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到胶液；

S112，在常温下，将70kg的胶液和500kg的去离子水，按照公转速度为8rpm，分散转速为600rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到稀释胶液；

S113，向所述稀释胶液中加入10kg的超导炭黑和10kg的异丁醇，按照公转速度为17rpm，分散转速为1700rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到685kg的导电胶；

S114，向所述导电胶中加入420kg的石墨和20kg的乙酸，按照公转速度为18rpm，分散转速为1800rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到预混浆料；

S115，向所述预混浆料中加入520kg的石墨、460kg的胶液和200kg的去离子水，按照公转速度为25rpm，分散转速为2100rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到电池负极浆料。

经过测试，实施例5的电池负极浆料的固含量为44％，粘度为3500cp，静置48h浆料沉降率为0.8％，极片涂布剥离力为0.52N。

实施例6

S111，将30kg的羧甲基纤维素钠胶粉、10kg的聚丙烯酸胶粉和500kg的去离子水，按照公转速度为15rpm，分散转速为1000rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到胶液；

S112，在常温下，将70kg的胶液和500kg的去离子水，按照公转速度为15rpm，分散转速为1000rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到稀释胶液；

S113，向所述稀释胶液中加入25kg的碳纳米管、5kg的超导炭黑和10kg的丙醇，按照公转速度为20rpm，分散转速为1500rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到导电胶；

S114，向所述导电胶中加入660kg的石墨和20kg的苯甲酸，按照公转速度为20rpm，分散转速为2000rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到预混浆料；

S115，向所述预混浆料中加入440kg的石墨、470kg的胶液和180kg的去离子水，按照公转速度为30rpm，分散转速为2000rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到电池负极浆料。

经过测试，实施例5的电池负极浆料的固含量为49％，粘度为3800cp，静置48h浆料沉降率为0.6％，极片涂布剥离力为0.52N。

对比例1

采用电池行业常规的湿混工艺制备，具体包括以下步骤：

S111，将30kg的羧甲基纤维素钠胶粉、10kg的聚丙烯酸胶粉和500kg的去离子水，按照公转速度为15rpm，分散转速为1000rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到胶液；

S112，在常温下，向所述胶液中加入25kg的碳纳米管和5kg的超导炭黑，按照公转速度为15rpm，分散转速为1000rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到导电胶；

S113，向所述导电胶中加入1100kg的主材和1580kg去离子水(为了使电池负极浆料混合均匀，该实施例中的溶剂即去离子水至少为1580kg)，按照公转速度为30rpm，分散转速为2000rpm的搅拌参数，搅拌混合均匀，得到电池负极浆料。

经过测试，对比例1的电池负极浆料的固含量为36％，粘度为5000cp，静置48h浆料沉降率为16.2％，极片涂布剥离力为0.23N。

对比例2

与实施例6的步骤基本相同，区别在于：将步骤S114的20kg的苯甲酸替换为20kg的去离子水。

经过测试，对比例2的电池负极浆料的固含量为49％，粘度为3800cp，静置48h浆料沉降率为13.0％，极片涂布剥离力为0.26N。

对比例3

与实施例6的步骤基本相同，区别在于：将步骤S113的10kg的丙醇替换为10kg的去离子水。

经过测试，对比例3的电池负极浆料的固含量为49％，粘度为3800cp，静置48h浆料沉降率为8.5％，极片涂布剥离力为0.47N。

通过对比上述实施例及对比例的测试结果可以看出，相比于对比例1，实施例4～6的电池负极浆料的固含量更高，粘度更低，静置48h浆料沉降率更低，极片涂布剥离力更高。对比例2只采用丙醇，对比例3只采用苯甲酸，相比于实施例6，它们的电池负极浆料的静置48h浆料沉降率均大幅度降低，极片涂布剥离力也明显变小。

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 (7)

1.一种电池浆料搅拌方法，其特征在于，包括以下步骤：

S110，将胶液和溶剂搅拌混合均匀，得到稀释胶液；其中，所述胶液和所述溶剂的质量比为（50~70）：（500~600）；

S120，向所述稀释胶液中加入导电剂和添加剂A，搅拌混合均匀，得到导电胶；其中，所述稀释胶液、所述导电剂和所述添加剂A的质量比为（550~670）：（10~50）：（10~20）；所述添加剂A包括丁醇和丙醇其中至少一种；

S130，向所述导电胶中加入主材和添加剂B，搅拌混合均匀，得到预混浆料；其中，所述导电胶：所述主材：所述添加剂B的质量比为（570~740）：（400~600）：（10~20）；所述添加剂B包括甲酸、乙酸、柠檬酸、草酸和苯甲酸其中至少一种；

S140，向所述预混浆料中加入主材、胶液和溶剂，搅拌混合均匀，得到电池浆料；其中，所述预混浆料：所述主材：所述胶液：所述溶剂的质量比为（1000~1300）：（400~600）：（400~600）：（100~200）。

2.根据权利要求1所述的电池浆料搅拌方法，其特征在于，在所述步骤S110之前，还将胶粉和溶剂搅拌混合均匀，得到所述胶液；其中，所述胶粉和所述溶剂的质量比为（20~40）：（500~700）。

3.根据权利要求2所述的电池浆料搅拌方法，其特征在于，所述胶粉包括聚偏氟乙烯胶粉、聚丙烯酸胶粉、羧甲基纤维素钠胶粉和丁苯橡胶胶粉其中至少一种。

4.根据权利要求1~3中任一所述的电池浆料搅拌方法，其特征在于，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮或水。

5.根据权利要求1所述的电池浆料搅拌方法，其特征在于，所述主材为高镍三元正极主材或碳负极主材。

6.根据权利要求1所述的电池浆料搅拌方法，其特征在于，所述导电剂包括乙炔黑、超导炭黑、导电石墨和碳纳米管其中至少一种。

7.根据权利要求1所述的电池浆料搅拌方法，其特征在于，所述步骤S110的搅拌的公转速度为5~30rpm，分散转速为500~3000rpm；所述步骤S120的搅拌的公转速度为5~30rpm，分散转速为500~3000rpm；所述步骤S130的搅拌的公转速度为5~30rpm，分散转速为500~3000rpm；所述步骤S140的搅拌的公转速度为5~30rpm，分散转速为500~3000rpm。