CN114249908A - 一种粘结剂打胶方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于粘结剂技术领域，尤其涉及一种粘结剂打胶方法，包括以下步骤：步骤S1、将粘结剂干粉加入部分溶剂中搅拌形成胶液；步骤S2、将剩余溶剂加入胶液中搅拌稀释得到粘结剂胶浆。本发明采用两步法，第一步骤先加入部分溶剂，使粘结剂在高粘度的状态下利用流体粘滞力大的特点，使得粘结剂溶胀过程中所形成的胶团能够在流体的摩擦中溶解或随着流体流动路径到达分散盘而被剪切分散，从而将大部分胶团溶解；第二步加入剩余溶剂能够对高粘度胶液稀释以及利用后续的搅拌过程溶解残留的胶团，从而获得分散均匀的粘结剂胶浆；该方法加快了粘结剂干粉的溶解，提高粘结剂胶浆的粘度，提升了打胶的效率。

Description

一种粘结剂打胶方法
技术领域
本发明属于粘结剂技术领域，尤其涉及一种粘结剂打胶方法。
背景技术
现有常规PVDF打胶方法为将100％的NMP溶剂及100％PVDF干粉加入到溶解器具中，直接以目标固含(固含较低，溶解过程粘度较低)进行PVDF胶液的制备。该打胶方法在溶解过程中PVDF作为高分子干粉，其在接触到NMP溶剂时会发生溶胀，并且会形成高粘度的凝胶层将PVDF干粉包覆其中，从而阻止了NMP溶剂的渗入。由于常规PVDF打胶方法整个过程的粘度较低，使得胶液的粘滞力较小，所以打胶时距离分散盘较远的PVDF粉团无法被挤压粉碎，造成PVDF打胶效率不佳。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种粘结剂打胶方法，解决打胶粘度低，粘滞力小，打胶效率差的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种粘结剂打胶方法，包括以下步骤：
步骤S1、将粘结剂干粉加入部分溶剂中搅拌形成胶液；
步骤S2、将剩余溶剂加入胶液中搅拌稀释得到粘结剂胶浆。
本发明的粘结剂打胶方法将需要的溶剂的量采用两步加入，使粘结剂在高粘度的状态下利用流体粘滞力大的特点，使得粘结剂溶胀过程中所形成的胶团能够在流体的摩擦中溶解或随着流体流动路径到达分散盘而被剪切分散，从而将大部分胶团溶解；第二步加入剩余溶剂能够对高粘度胶液稀释以及利用后续的搅拌过程溶解残留的胶团，从而获得分散均匀的粘结剂胶浆；该方法加快了粘结剂干粉的溶解，提高粘结剂胶浆的粘度，提升了打胶的效率。平均每生产1吨粘结剂胶浆，打胶时间由390min减少至290min，极大减小了同产能情况下设备的功耗，能耗减少24度电。
其中，本发明的步骤S1中还包括对胶液进行加热搅拌，使粘结剂更容易容于溶剂中，搅拌更均匀分散更充分。
其中，本发明的步骤S2中将乙醇、剩余溶剂加入胶液中机械搅拌稀释，超声波分散得到粘结剂胶浆。其中，粘结剂干粉、乙醇、溶剂的重量份数比为1～3:0.5～6:12～16，乙醇的加入增加粘结剂与溶液的溶解度，增加搅拌效率，同时，机械搅拌后进行超声波分散，使胶团进一步溶解分散，搅拌后乙醇易挥发，对胶液不引发杂质。超声波频率为20kHz～25kHz，所述超声波搅拌操作的时间为1min～8min。
优选地，所述粘结剂干粉和溶剂的重量份数比为1～3:12～16。根据粘结剂干粉的重量使用一定量的溶剂，使粘结剂得到有效的分散，形成均匀的粘结剂浆料。
优选地，所述步骤S1中粘结剂干粉与部分溶液的重量份数比为1～3:4～9。在该步骤中，使用部分溶液与粘结剂干粉混合，使粘结剂干粉在较大的流体粘滞力下混合分散同时被剪切分散，使胶团溶解。
优选地，所述步骤S1中加料的速度为3.0～4.5kg/min，搅拌速度为700～800rpm/min，搅拌时间为90～120min。设置一定的加料速度，避免大量加入导致分散不均匀，设置一定的搅拌速度，避免搅拌出现“爬杆”现象。
优选地，所述步骤S2中搅拌速度为700～800rpm/min，搅拌时间为90～120min。设置一定的搅拌速度，避免搅拌出现“爬杆”现象
优选地，所述溶剂为去离子水、N-甲基吡咯烷酮中的任意一种。优选地，溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
优选地，所述粘结剂干粉为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、聚丙烯醇或羧甲基纤维素钠中的任意一种。优选地，粘结剂干粉为聚偏氟乙烯。
优选地，所述胶液的粘度为3000～6000mPa.s。根据需要添加溶剂，调节粘度。
优选地，所述粘结剂胶浆的粘度为3000～6000mPa.s。根据需要添加溶剂，调节粘度。
优选地，所述搅拌使用双行星搅拌机。使用双行星搅拌机并采用本发明的打胶方法，能够大大提高打胶效率，降低能耗，生产1吨粘结剂浆料，能够节省24度电。
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：本发明采用两步法，第一步骤先加入部分溶剂，使粘结剂在高粘度的状态下利用流体粘滞力大的特点，使得粘结剂溶胀过程中所形成的胶团能够在流体的摩擦中溶解或随着流体流动路径到达分散盘而被剪切分散，从而将大部分胶团溶解；第二步加入剩余溶剂能够对高粘度胶液稀释以及利用后续的搅拌过程溶解残留的胶团，从而获得分散均匀的粘结剂胶浆；该方法加快了粘结剂干粉的溶解，提高粘结剂胶浆的粘度，提升了打胶的效率。
附图说明
图1是现有技术打胶方法制备出的粘结剂胶浆实物图。
图2是本发明粘结剂打胶方法制备出的粘结剂胶浆实物图。
图3是本发明粘结剂打胶方法制备出的粘结剂胶浆与现有技术制备出的粘结剂胶浆分别单面涂覆于负极片的粘结力测试对比图。
图4是本发明粘结剂打胶方法制备出的粘结剂胶浆与现有技术制备出的粘结剂胶浆分别制备出的锂离子电池后容量保持率测试对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和说明书附图，对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不限于此。
实施例1
一种粘结剂打胶方法，包括以下步骤：
步骤S1、将2重量份粘结剂干粉加入6重量份的N-甲基吡咯烷酮溶剂中搅拌形成胶液；
步骤S2、将剩余9重量份的N-甲基吡咯烷酮溶剂加入胶液中搅拌稀释得到粘结剂胶浆。
其中，所述粘结剂干粉和溶剂的重量份数比为2:15。
其中，所述步骤S1中粘结剂干粉与部分溶液的重量份数比为2:6。
其中，所述步骤S1中加料的速度为3.0kg/min，搅拌速度为750rpm/min，搅拌时间为100min。
其中，所述步骤S2中搅拌速度为750rpm/min，搅拌时间为100min。
其中，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
其中，所述粘结剂干粉为聚偏氟乙烯。
其中，所述胶液的粘度为5800mPa.s。
其中，所述粘结剂胶浆的粘度为5400mPa.s。
其中，所述搅拌使用双行星搅拌机。
其中，1重量份按10GK计算。
实施例2
与实施例1的区别在于：所述步骤S1中粘结剂干粉与部分溶液的重量份数比为2:5。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例3
与实施例1的区别在于：所述步骤S1中粘结剂干粉与部分溶液的重量份数比为2:2。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例4
与实施例1的区别在于：所述步骤S1中粘结剂干粉与部分溶液的重量份数比为2:7。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例5
与实施例1的区别在于：所述步骤S1中粘结剂干粉与部分溶液的重量份数比为2:9。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例6
与实施例1的区别在于：所述步骤S1中粘结剂干粉与部分溶液的重量份数比为3:8。
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例7
一种粘结剂打胶方法，包括以下步骤：
步骤S1、将3重量份粘结剂干粉加入7重量份的N-甲基吡咯烷酮溶剂中搅拌形成胶液；
步骤S2、将剩余5重量份的N-甲基吡咯烷酮溶剂加入胶液中搅拌稀释得到粘结剂胶浆。
其中，所述粘结剂干粉和溶剂的重量份数比为3:12。
其中，所述步骤S1中粘结剂干粉与部分溶液的重量份数比为3:7。
其中，所述步骤S1中加料的速度为3.2kg/min，搅拌速度为720rpm/min，搅拌时间为110min。
其中，所述步骤S2中搅拌速度为760rpm/min，搅拌时间为90min。
其中，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
其中，所述粘结剂干粉为聚四氟乙烯。
其中，所述胶液的粘度为4600mPa.s。
其中，所述粘结剂胶浆的粘度为4500mPa.s。
其中，所述搅拌使用双行星搅拌机。
其中，1重量份按10GK计算。
实施例8
一种粘结剂打胶方法，包括以下步骤：
步骤S1、将2重量份粘结剂干粉加入5重量份的N-甲基吡咯烷酮溶剂中搅拌形成胶液；
步骤S2、将剩余9重量份的N-甲基吡咯烷酮溶剂加入胶液中搅拌稀释得到粘结剂胶浆。
其中，所述粘结剂干粉和溶剂的重量份数比为2:14。
其中，所述步骤S1中粘结剂干粉与部分溶液的重量份数比为2:5。
其中，所述步骤S1中加料的速度为3.1kg/min，搅拌速度为710rpm/min，搅拌时间为90min。
其中，所述步骤S2中搅拌速度为720rpm/min，搅拌时间为90min。
其中，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
其中，所述粘结剂干粉为丁苯橡胶。
其中，所述胶液的粘度为4500mPa.s。
其中，所述粘结剂胶浆的粘度为4300mPa.s。
其中，所述搅拌使用双行星搅拌机。
其中，1重量份按10GK计算。
实施例9
一种粘结剂打胶方法，包括以下步骤：
步骤S1、将3重量份粘结剂干粉加入4重量份的N-甲基吡咯烷酮溶剂中搅拌形成胶液；
步骤S2、将2.5重量份乙醇、剩余9重量份的N-甲基吡咯烷酮溶剂加入胶液中机械搅拌稀释，超声波分散得到粘结剂胶浆。
其中，所述粘结剂干粉和溶剂的重量份数比为3:13。
其中，所述步骤S1中粘结剂干粉与部分溶液的重量份数比为3:4。
其中，所述步骤S1中加料的速度为3.3kg/min，搅拌速度为730rpm/min，搅拌时间为100min。
其中，所述步骤S2中搅拌速度为730rpm/min，搅拌时间为90min。
其中，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
其中，所述粘结剂干粉为羧甲基纤维素钠。
其中，所述胶液的粘度为6000mPa.s。
其中，所述粘结剂胶浆的粘度为5700mPa.s。
其中，超声波频率为20kHz，所述超声波搅拌操作的时间为3min。
其中，所述搅拌使用双行星搅拌机。
其中，1重量份按10GK计算。
实施例10
一种粘结剂打胶方法，包括以下步骤：
步骤S1、将2重量份粘结剂干粉加入5重量份的N-甲基吡咯烷酮溶剂中搅拌形成胶液；
步骤S2、将5份重量份的乙醇、剩余9重量份的N-甲基吡咯烷酮溶剂加入胶液中机械搅拌稀释，超声波分散得到粘结剂胶浆。
其中，所述粘结剂干粉和溶剂的重量份数比为2:14。
其中，所述步骤S1中粘结剂干粉与部分溶液的重量份数比为2:5。
其中，所述步骤S1中加料的速度为3.0kg/min，搅拌速度为780rpm/min，搅拌时间为95min。
其中，所述步骤S2中搅拌速度为750rpm/min，搅拌时间为90min。
其中，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
其中，所述粘结剂干粉为聚丙烯醇。
其中，所述胶液的粘度为3900mPa.s。
其中，所述粘结剂胶浆的粘度为3600mPa.s。
其中，超声波频率为22kHz，所述超声波搅拌操作的时间为2min。
其中，所述搅拌使用双行星搅拌机。
其中，1重量份按10GK计算。
对比例1的打胶方法为将2重量份粘结剂干粉加入15重量份溶剂中搅拌形成粘结剂胶浆，搅拌250min。
性能测试：将上述实施例1-10以及对比例1制备出的粘结剂胶浆过程的整个时间、整个过程的耗电以及制备出的胶浆进行粘度测试，以及将制备出的粘结剂胶浆应用于锂离子电池中进行性能测试，测试结构记录表1。
表1
Figure BDA0003371818350000081
由上述表1可以得出，本发明粘结剂胶浆相对于现在技术制备出的粘结剂胶浆具有更好的粘度，制备出的锂离子电池具有更好的容量保持率，同时，电能耗时耗电更少。由图1和图2对比得出，本发明打胶方法制备出的粘结剂胶浆更细腻更均匀如图2所示，而现有技术一次性加入粘结剂和溶液搅拌则制备出的粘结剂胶浆不够分散，仍然出现胶团，胶团没有溶解，粘度差。由图3可以得出，本发明制备出的粘结剂胶浆单面涂覆于极片表面后，测试得到粘结力平均达到42gf，比现有技术的粘结力更36.42gf更好，说明本发明的打胶方法不仅节省时间，更制备出的胶浆粘结度更好，性能更好。由图4可以得出，本发明制备出的粘结剂胶浆用于制备锂离子电池时，制备出的电池经过300次充放电测试后，仍然保持89％的容量保持率，相对于现有技术的83％容量保持率更高，性能更好。由实施例1-8对比得出，当设置所述粘结剂干粉和溶剂的重量份数比为2:15且设置所述步骤S1中粘结剂干粉与部分溶液的重量份数比为2:6时打胶效果更好，更节省时间和能耗。由实施例1、9、10对比得出，当步骤S2将5份重量份的乙醇、剩余9重量份的N-甲基吡咯烷酮溶剂加入胶液中机械搅拌稀释，超声波分散得到粘结剂胶浆，即控制粘结剂干粉、乙醇、溶剂的重量份数比为2:5:14时，耗时更短耗电更少，而且制备出胶浆应用于电池时，容量保持率保持88％，性能良好。这是因为第二步骤搅拌中加入乙醇，提高了粘结剂在溶剂中的溶解度，经过机械搅拌后较大的胶团部分或全部溶解，部分胶团变小，难以在机械搅拌下得到溶解，配合超声波分散，能够进一步使胶团溶解，从而提高打胶效果，而且超声波分散的使用减少机械搅拌的时间和能耗，大大提高效率，更节能。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种粘结剂打胶方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、将粘结剂干粉加入部分溶剂中搅拌形成胶液；
步骤S2、将剩余溶剂加入胶液中搅拌稀释得到粘结剂胶浆。
2.根据权利要求1所述的粘结剂打胶方法，其特征在于，所述粘结剂干粉和溶剂的重量份数比为1～3:12～16。
3.根据权利要求1所述的粘结剂打胶方法，其特征在于，所述步骤S1中粘结剂干粉与部分溶液的重量份数比为1～3:4～9。
4.根据权利要求1所述的粘结剂打胶方法，其特征在于，所述步骤S1中加料的速度为3.0～4.5kg/min，搅拌速度为700～800rpm/min，搅拌时间为90～120min。
5.根据权利要求1所述的粘结剂打胶方法，其特征在于，所述步骤S2中搅拌速度为700～800rpm/min，搅拌时间为90～120min。
6.根据权利要求1所述的粘结剂打胶方法，其特征在于，所述溶剂为去离子水、N-甲基吡咯烷酮中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的粘结剂打胶方法，其特征在于，所述粘结剂干粉为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、聚丙烯醇或羧甲基纤维素钠中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的粘结剂打胶方法，其特征在于，所述胶液的粘度为3000～6000mPa.s。
9.根据权利要求1所述的粘结剂打胶方法，其特征在于，所述粘结剂胶浆的粘度为3000～6000mPa.s。
10.根据权利要求1所述的粘结剂打胶方法，其特征在于，所述搅拌使用双行星搅拌机。
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