CN114373930B - 含植物硬碳材料的锂电池负极浆料制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含植物硬碳材料的锂电池负极浆料制备方法，包括：称取1～3份导电剂、55～65份植物硬碳材料、0.6～1份羧甲基纤维素钠和3～5份丁苯橡胶乳液，其中所述羧甲基纤维素钠的分子量在50～80万，所述羧甲基纤维素钠的醚化度为0.78～0.88；制备羧甲基纤维素钠胶液；将导电剂和植物硬碳材料混合搅拌均匀；将胶液分多次加入到行星搅拌机中混合搅拌，其中，当物料的固含量为70～55％时，以行星搅拌机的最大公转速度搅拌；步骤五、加水抽真空搅拌；步骤六、加丁苯橡胶乳液抽真空搅拌。本发明能提高负极浆料分散均匀性，进而提高锂电池稳定性，降低内阻，提升大电流倍率充放电性能。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池领域。更具体地说，本发明涉及一种含植物硬碳材料的锂电池负极浆料制备方法。
背景技术
目前随着全球性石油资源紧缺与气候环境的不断恶化，人类社会发展面临着严峻的挑战。发展清洁节能的新能源汽车受到世界各国的高度重视。新能源汽车的发展，关键在其动力电源。锂离子电池具有能量密度大、自放电小、无记忆效应、工作电压范围宽、使用寿命长、无环境污染等优点，是目前新能源汽车主要的动力电源。
锂离子电池一般包括正极片、负极片、间隔于正极片和负极片之间的隔膜。负极片包括负极集流体和涂布在负极集流体上的负极膜片。负极片制备时，首先将活性物质、导电剂、粘接剂等一起制成电极浆料，再将其按要求涂覆在集流体表面，然后进行干燥，得到电池极片，电极浆料的性能对锂离子电池的性能有着重要的影响。电极浆料中各组分分散得越均匀，极片便具有越好的加工性能，且电极各处的阻抗分布均匀，在充放电时活性物质的作用可以发挥得越大，其平均克容量发挥将会有所提升，从而提升全电池的性能。
传统的负极浆料制备方法包括湿法匀浆制备工艺和干法匀浆制备工艺，然而使用的植物硬碳材料做活性物质时，无论采用湿法匀浆制备工艺还是干法匀浆制备工艺，均有如下问题：由于匀浆分散性不足，导致浆料中存在微气泡，使得浆料涂覆在集流体表面，干燥后容易出现针孔情形，同时由于匀浆分散性不足也导致浆料流变不均一，使得浆料涂覆在集流体表面，干燥后出现竖向条纹。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种含植物硬碳材料的锂电池负极浆料制备方法，能提高负极浆料分散均匀性，进而提高锂电池稳定性，降低内阻，提升大电流倍率充放电性能。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种含植物硬碳材料的锂电池负极浆料制备方法，包括以下步骤：
步骤一、称取以下重量份原料：1～3份导电剂、55～65份植物硬碳材料、0.6～1份羧甲基纤维素钠和3～5份丁苯橡胶乳液，其中，所述植物硬碳材料的3μm≤D50≤7μm，所述植物硬碳材料颗粒的比表面积为4～8m2/g，所述羧甲基纤维素钠的分子量在50～80万，所述羧甲基纤维素钠的醚化度为0.78～0.88，所述羧甲基纤维素钠质量分数为1％的胶液在25±3℃的黏度为3000～5000mPa·s；
步骤二、将上述重量份的羧甲基纤维素钠与去离子水混合搅拌，制备羧甲基纤维素钠质量分数为1.5～1.7％的胶液；
步骤三、将上述重量份的导电剂和植物硬碳材料置于行星搅拌机中混合搅拌均匀；
步骤四、将步骤二制得的胶液分多次加入到行星搅拌机中混合搅拌，其中，当行星搅拌机中的物料的固含量为70～55％时，以行星搅拌机的最大公转速度搅拌；
步骤五、向行星搅拌机中加入去离子水同时抽真空搅拌，调节行星搅拌机中物料黏度在粘度计转速80rpm，25±3℃为4000±500mPa·s，再真空保压搅拌过夜；
步骤六、向行星搅拌机中加入上述重量份的丁苯橡胶乳液同时抽真空搅拌，直至行星搅拌机中的物料采用粘度计在粘度计转速80rpm，25±3℃下测得的黏度为2000～4000mPa·s，细度≤15μm，得到锂电池负极浆料。
优选的是，步骤四中，胶液分5次加入，第一次加入胶液总重量的45～48％，第二次加入胶液总重量的0.4～0.5％，第三次加入胶液总重量的4～5％，第四次加入胶液总重量的6～7％，第五次加入剩余全部胶液。
优选的是，所述行星搅拌机的最大公转速度为40rpm。
优选的是，步骤三中混合搅拌时，行星搅拌机先以10rpm的公转速搅拌10min，再以20rpm的公转速搅拌30min。
优选的是，步骤四中，前四次加胶均按以下方式操作：边搅拌边加入胶液，加胶时行星搅拌机以公转速度为40rpm搅拌30min，加胶完后，行星搅拌机再以公转速度为40rpm搅拌30min；第五次加胶时，边搅拌边加入胶液，行星搅拌机先以公转速度为40rpm搅拌30min，加胶完后，行星搅拌机再以公转速度为35rpm，自转速度为4000rpm搅拌150min，同时抽真空，抽真空后的真空度≤-0.08Mpa。
优选的是，第一次加胶搅拌后制得粒径2～4mm的小颗粒料；第二次加胶搅拌后制得粒径5～7mm的大颗粒料；第三次加胶搅拌后制得固含量为68～70％的硬黏土；第四次加胶搅拌后制固含量为66～68％的软黏土；第五次加胶搅拌后制得固含量为52～55％的半成品浆料。
优选的是，步骤五中抽真空搅拌的真空度≤-0.08Mpa，行星搅拌机的公转速度为35rpm，自转速度为4000rpm，真空保压搅拌过夜时，时长为12～14h，行星搅拌机的公转速度为15rpm，真空度≤-0.08Mpa。
优选的是，步骤六中抽真空搅拌的真空度≤-0.08Mpa，行星搅拌机的公转速度为35rpm，自转速度≤1000rpm。
优选的是，步骤三中还包括：向导电剂和植物硬碳材料混合搅拌得到的干混料中加入40～50份N-甲基吡咯烷酮，以公转速度为20rpm，自转速度为2500rpm搅拌30min，搅拌过程中施加竖直方向的交变电场，交变电场每隔5min改变电场方向，交变电场的场强为250V/m，搅拌完后进行减压旋蒸排出N-甲基吡咯烷酮，减压旋蒸时的真空度为-0.099Mpa，温度为90℃。
优选的是，步骤四中进行混合搅拌时，还辅以微波进行共振分散，微波频率为3.7～4.0GHz。
本发明至少包括以下有益效果：由于植物硬碳材料比常规人造石墨具有更小的粒度及更大的比表面积，因此植物硬碳粉体颗粒润湿及浆料均匀分散更难，本申请通过将现有的湿法匀浆工艺和干法匀浆工艺相结合，采用与植物硬碳材料匹配的高分子量及中黏度羧甲基纤维素钠，先对导电剂和植物硬碳材料干混，再加入胶液湿混，同时在物料中固含量特定范围内，长时间采用高转速搅拌捏合，使得浆料的分散均匀性更好，消除了原湿法匀浆工艺和干法匀浆工艺在浆料涂布时出现的针孔问题和竖向条纹问题。另外，由于导电剂的吸附性，先用N-甲基吡咯烷酮预混导电剂和植物硬碳材料，使得导电剂颗粒吸附N-甲基吡咯烷酮分子，而N-甲基吡咯烷酮的极性使导电剂在搅拌和交变电场作用下运动分散，同时分散后的导电剂颗粒不再重新团聚，进一步提高了导电剂在植物硬碳材料表面的分散性，又在加胶湿混时辅以微波共振分散，继续提高浆料的分散性，进而提高锂电池稳定性，降低内阻，提升大电流倍率充放电性能。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的浆料涂布的负极极片的示意图；
图2为本发明对比例1制得的浆料涂布的负极极片的示意图；
图3为本发明对比例2制得的浆料涂布的负极极片的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
<实施例1>
一种含植物硬碳材料的锂电池负极浆料制备方法，包括以下步骤：
步骤一、称取以下重量份原料：2份导电剂、56份植物硬碳材料、0.8份羧甲基纤维素钠和4份丁苯橡胶乳液，其中，所述植物硬碳材料的D50＝5μm，所述植物硬碳材料颗粒的比表面积为4～8m2/g，所述羧甲基纤维素钠的分子量在50～80万，所述羧甲基纤维素钠的醚化度为0.78～0.88，所述羧甲基纤维素钠质量分数为1％的胶液在25±3℃的黏度为3000～5000mPa·s，导电剂为导电炭黑；
步骤二、将上述重量份的羧甲基纤维素钠与去离子水混合搅拌，制备羧甲基纤维素钠质量分数为1.6％的胶液；
步骤三、将上述重量份的导电剂和植物硬碳材料置于行星搅拌机中混合搅拌均匀；
具体的，行星搅拌机先以10rpm的公转速搅拌10min，再以20rpm的公转速搅拌30min；
步骤四、将步骤二制得的胶液分多次加入到行星搅拌机中混合搅拌，其中，当行星搅拌机中的物料的固含量为70～55％时，以行星搅拌机的最大公转速度搅拌；
具体的，行星搅拌机的最大公转速度为40rpm，胶液分5次加入，第一次加入胶液总重量的46.56％，边搅拌边加入胶液，加胶时行星搅拌机以公转速度为40rpm搅拌30min，加胶完后，行星搅拌机再以公转速度为40rpm搅拌30min，制得固含量约为71.8％，粒径约为2～4mm的小颗粒料；
第二次加入胶液总重量的0.48％，边搅拌边加入胶液，加胶时行星搅拌机以公转速度为40rpm搅拌30min，加胶完后，行星搅拌机再以公转速度为40rpm搅拌30min，制得固含量大约为71.6％，粒径约为5～7mm的大颗粒料；
第三次加入胶液总重量的4.8％，边搅拌边加入胶液，加胶时行星搅拌机以公转速度为40rpm搅拌30min，加胶完后，行星搅拌机再以公转速度为40rpm搅拌30min，制得固含量大约为69.6％的硬黏土；
第四次加入胶液总重量的6.56％，边搅拌边加入胶液，加胶时行星搅拌机以公转速度为40rpm搅拌30min，加胶完后，行星搅拌机再以公转速度为40rpm搅拌30min，制得固含量大约为67％的软黏土；
第五次加入剩余全部胶液，边搅拌边加入胶液，行星搅拌机先以公转速度为40rpm搅拌30min，加胶完后，行星搅拌机再以公转速度为35rpm，自转速度为4000rpm搅拌150min，同时抽真空，抽真空后的真空度≤-0.08Mpa，制得固含量约为54.4％的半成品浆料；
步骤五、向行星搅拌机中加入去离子水同时抽真空搅拌，调节行星搅拌机中物料黏度在粘度计转速80rpm，25±3℃为4000±500mPa·s，再真空保压搅拌过夜；
具体的，抽真空搅拌的真空度≤-0.08Mpa，行星搅拌机的公转速度为35rpm，自转速度为4000rpm，真空保压搅拌过夜时，时长为13h，行星搅拌机的公转速度为15rpm，真空度≤-0.08Mpa；
步骤六、向行星搅拌机中加入上述重量份的丁苯橡胶乳液同时抽真空搅拌，直至行星搅拌机中的物料采用粘度计在粘度计转速80rpm，25±3℃下测得的黏度为2000～4000mPa·s，细度≤15μm；
具体的，抽真空搅拌的真空度≤-0.08Mpa，行星搅拌机的公转速度为35rpm，自转速度≤1000rpm。
<实施例2>
一种含植物硬碳材料的锂电池负极浆料制备方法，包括以下步骤：
步骤一、称取以下重量份原料：1份导电剂、55份植物硬碳材料、0.6份羧甲基纤维素钠和3份丁苯橡胶乳液，其中，所述植物硬碳材料的D50＝3μm，所述植物硬碳材料颗粒的比表面积为4～8m2/g，所述羧甲基纤维素钠的分子量在50～80万，所述羧甲基纤维素钠的醚化度为0.78～0.88，所述羧甲基纤维素钠质量分数为1％的胶液在25±3℃的黏度为3000～5000mPa·s，导电剂为导电炭黑；
步骤二、将上述重量份的羧甲基纤维素钠与去离子水混合搅拌，制备羧甲基纤维素钠质量分数为1.6％的胶液；
步骤三、将上述重量份的导电剂和植物硬碳材料置于行星搅拌机中混合搅拌均匀；
具体的，行星搅拌机先以10rpm的公转速搅拌10min，再以20rpm的公转速搅拌30min；
步骤四、将步骤二制得的胶液分多次加入到行星搅拌机中混合搅拌，其中，当行星搅拌机中的物料的固含量为70～55％时，以行星搅拌机的最大公转速度搅拌；
具体的，行星搅拌机的最大公转速度为40rpm，胶液分5次加入，第一次加入胶液总重量的45％，边搅拌边加入胶液，加胶时行星搅拌机以公转速度为40rpm搅拌30min，加胶完后，行星搅拌机再以公转速度为40rpm搅拌30min；
第二次加入胶液总重量的0.4％，边搅拌边加入胶液，加胶时行星搅拌机以公转速度为40rpm搅拌30min，加胶完后，行星搅拌机再以公转速度为40rpm搅拌30min；
第三次加入胶液总重量的4％，边搅拌边加入胶液，加胶时行星搅拌机以公转速度为40rpm搅拌30min，加胶完后，行星搅拌机再以公转速度为40rpm搅拌30min；
第四次加入胶液总重量的6％，边搅拌边加入胶液，加胶时行星搅拌机以公转速度为40rpm搅拌30min，加胶完后，行星搅拌机再以公转速度为40rpm搅拌30min；
第五次加入剩余全部胶液，边搅拌边加入胶液，行星搅拌机先以公转速度为40rpm搅拌30min，加胶完后，行星搅拌机再以公转速度为35rpm，自转速度为4000rpm搅拌150min，同时抽真空，抽真空后的真空度≤-0.08Mpa；
步骤五、向行星搅拌机中加入去离子水同时抽真空搅拌，调节行星搅拌机中物料黏度在粘度计转速80rpm，25±3℃为4000±500mPa·s，再真空保压搅拌过夜；
具体的，抽真空搅拌的真空度≤-0.08Mpa，行星搅拌机的公转速度为35rpm，自转速度为4000rpm，真空保压搅拌过夜时，时长为12h，行星搅拌机的公转速度为15rpm，真空度≤-0.08Mpa；
步骤六、向行星搅拌机中加入上述重量份的丁苯橡胶乳液同时抽真空搅拌，直至行星搅拌机中的物料采用粘度计在粘度计转速80rpm，25±3℃下测得的黏度为2000～4000mPa·s，细度≤15μm；
具体的，抽真空搅拌的真空度≤-0.08Mpa，行星搅拌机的公转速度为35rpm，自转速度≤1000rpm。
<实施例3>
一种含植物硬碳材料的锂电池负极浆料制备方法，包括以下步骤：
步骤一、称取以下重量份原料：3份导电剂、65份植物硬碳材料、1份羧甲基纤维素钠和5份丁苯橡胶乳液，其中，所述植物硬碳材料的D50＝7μm，所述植物硬碳材料颗粒的比表面积为4～8m2/g，所述羧甲基纤维素钠的分子量在50～80万，所述羧甲基纤维素钠的醚化度为0.78～0.88，所述羧甲基纤维素钠质量分数为1％的胶液在25±3℃的黏度为3000～5000mPa·s，导电剂为导电炭黑；
步骤二、将上述重量份的羧甲基纤维素钠与去离子水混合搅拌，制备羧甲基纤维素钠质量分数为1.6％的胶液；
步骤三、将上述重量份的导电剂和植物硬碳材料置于行星搅拌机中混合搅拌均匀；
具体的，行星搅拌机先以10rpm的公转速搅拌10min，再以20rpm的公转速搅拌30min；
步骤四、将步骤二制得的胶液分多次加入到行星搅拌机中混合搅拌，其中，当行星搅拌机中的物料的固含量为70～55％时，以行星搅拌机的最大公转速度搅拌；
具体的，行星搅拌机的最大公转速度为40rpm，胶液分5次加入，第一次加入胶液总重量的48％，边搅拌边加入胶液，加胶时行星搅拌机以公转速度为40rpm搅拌30min，加胶完后，行星搅拌机再以公转速度为40rpm搅拌30min；
第二次加入胶液总重量的0.5％，边搅拌边加入胶液，加胶时行星搅拌机以公转速度为40rpm搅拌30min，加胶完后，行星搅拌机再以公转速度为40rpm搅拌30min；
第三次加入胶液总重量的5％，边搅拌边加入胶液，加胶时行星搅拌机以公转速度为40rpm搅拌30min，加胶完后，行星搅拌机再以公转速度为40rpm搅拌30min；
第四次加入胶液总重量的7％，边搅拌边加入胶液，加胶时行星搅拌机以公转速度为40rpm搅拌30min，加胶完后，行星搅拌机再以公转速度为40rpm搅拌30min；
第五次加入剩余全部胶液，边搅拌边加入胶液，行星搅拌机先以公转速度为40rpm搅拌30min，加胶完后，行星搅拌机再以公转速度为35rpm，自转速度为4000rpm搅拌150min，同时抽真空，抽真空后的真空度≤-0.08Mpa；
步骤五、向行星搅拌机中加入去离子水同时抽真空搅拌，调节行星搅拌机中物料黏度在粘度计转速80rpm，25±3℃为4000±500mPa·s，再真空保压搅拌过夜；
具体的，抽真空搅拌的真空度≤-0.08Mpa，行星搅拌机的公转速度为35rpm，自转速度为4000rpm，真空保压搅拌过夜时，时长为14h，行星搅拌机的公转速度为15rpm，真空度≤-0.08Mpa；
步骤六、向行星搅拌机中加入上述重量份的丁苯橡胶乳液同时抽真空搅拌，直至行星搅拌机中的物料采用粘度计在粘度计转速80rpm，25±3℃下测得的黏度为2000～4000mPa·s，细度≤15μm；
具体的，抽真空搅拌的真空度≤-0.08Mpa，行星搅拌机的公转速度为35rpm，自转速度≤1000rpm。
<实施例4>
一种含植物硬碳材料的锂电池负极浆料制备方法，其过程与实施例1基本相同，区别在于：
步骤三中还包括：向导电剂和植物硬碳材料混合搅拌得到的干混料中加入40～50份N-甲基吡咯烷酮，以公转速度为20rpm，自转速度为2500rpm搅拌30min，搅拌过程中施加竖直方向的交变电场，交变电场每隔5min改变电场方向，交变电场的场强为250V/m，搅拌完后进行减压旋蒸排出N-甲基吡咯烷酮，减压旋蒸时的真空度为-0.099Mpa，温度为90℃。
步骤四中加胶混合搅拌时，还辅以微波进行共振分散，微波频率为3.7～4.0GHz。
<对比例1>
一种含植物硬碳材料的锂电池负极浆料，其包含的原料与实施例1的基本相同，采用湿法匀浆制备方法，包括：
先将去离子水与羧甲基纤维素钠混合搅拌制备羧甲基纤维素钠质量分数为1.6％的胶液，再向胶液中加入导电剂，以公转20rpm、自转600rpm搅拌2h，继续向胶液中加入植物硬碳材料，仍以公转20rpm、自转600rpm搅拌2h，最后加入丁苯橡胶乳液，以公转20rpm、自转300rpm搅拌0.5h。
<对比例2>
一种含植物硬碳材料的锂电池负极浆料，其包含的原料与实施例1的基本相同，采用干法匀浆制备方法，包括：
将羧甲基纤维素钠、导电剂和植物硬碳材料混合搅拌，以公转转速12r/min，自转转速280r/min的转速进行搅拌，搅拌时间为8min，形成干料混合物；
向干料混合物内先后分6次加入去离子水，并在每次加完去离子水之后抽真空，真空度为≤-85Kpa，再以公转转速18r/min，自转转速150r/min的转速进行搅拌，搅拌时间15min，形成湿料混合物；
向湿料混合物中加入丁苯橡胶乳液，再以公转转速20r/min、自转转速550r/min的转速进行搅拌，搅拌时间15min。
<负极极片涂布>
将上述实施例1对比例1～2得到的负极浆料分别进行负极极片涂布。
铜箔单面涂布的厚度为40mm左右，涂布机的涂辊线速度设定为5m/min，涂布速比设定为1.05，收卷张力设定为0.06MPa，涂布机烘箱依次分为6段，均采用热风机烘干，第1段的温度设定为75℃，第2段的温度设定为85℃，第3和4段的温度设定为75℃，第5～6段的温度均设定为50℃。
涂布结果如图1～3所示，其中图1为实施例1的负极浆料涂布的负极极片，图2为对比例1的负极浆料涂布的负极极片，图3为对比例2的负极浆料涂布的负极极片，图1中针孔及竖向条纹基本缺陷没有出现，而图2～3中针孔和竖向条纹基本缺陷非常明显，因此应用本申请制备方法得到的负极浆料涂布效果显然好于对比例1使用的湿法匀浆制备方法和对比例2使用的干法匀浆制备方法。
<锂电池制作>
将上述实施例1～4以及对比例1～2涂布的电池负极极片分别制作成规格为18650的圆柱锂电池，负极极片后续的辊压、极耳焊接与常规的锂电池负极极片制作工艺相同，圆柱锂电池的正极极片均为铝箔，正极材均为采用镍钴锰酸锂(LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2)作为正极活性物质，导电炭黑、气相沉积碳纤维作为导电剂，聚偏氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮为粘结剂，正极极片的制作工艺与常规的锂电池正极极片制作工艺相同，将正负极极片绕卷好后，入壳，注入电解液后封口，化成后即可。圆柱锂电池的电解液均为六氟磷酸锂、碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯。
<交流内阻测试>
将实施例1～4及对比例1～2各取5个样品进行测试；
测试仪器：交流内阻测试仪；测试条件：交流频率1kHz；
测试结果如表1所示：
表1 18650样品内阻记录值
从表1可以看出，实施例1～4采用本发明提供的负极浆料制备方法制得的锂电池的内阻明显小于对比例1的湿法匀浆制备方法和对比例2干法匀浆的制备方法制得的锂电池的内阻。
<RT大电流放电测试>
将实施例1～4及对比例1～2各取5个样品进行测试；
测试程序：以100mA(0.1C)恒流充电至4.0V，4.0V恒流恒压充电至EOC(截止电流为50mA(0.05C))，分别以5A放电至2.0V，测试锂电池的首次放电容量和容量保持率；
容量保持率＝(第100次循环放电容量/首次循环放电容量)×100％
测试结果如表2～3所示：
表2 18650样品5A大电流放电的容量记录值
表3 18650样品5A大电流放电的容量保持率记录值
| 样品编号 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | 对比例2 |
| 1# | 95.66％ | 94.48％ | 93.70％ | 96.56％ | 88.94％ | 86.25％ |
| 2# | 95.15％ | 94.71％ | 93.89％ | 96.77％ | 89.32％ | 87.31％ |
| 3# | 95.08％ | 94.54％ | 93.93％ | 96.81％ | 88.75％ | 86.54％ |
| 4# | 95.43％ | 94.44％ | 93.00％ | 97.04％ | 88.63％ | 87.14％ |
| 5# | 95.26％ | 94.62％ | 93.86％ | 96.93％ | 88.71％ | 86.93％ |
从表2～3中可以看出，实施例1～4采用本发明提供的负极浆料制备方法制得的锂电池分别经过5A的大电流放电测试，电池容量和容量保持率明显大于对比例1的湿法匀浆制备方法和对比例2干法匀浆的制备方法制得的锂电池。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (9)
1.一种含植物硬碳材料的锂电池负极浆料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、称取以下重量份原料：1～3份导电剂、55～65份植物硬碳材料、0.6～1份羧甲基纤维素钠和3～5份丁苯橡胶乳液，其中，所述植物硬碳材料的3μm≤D50≤7μm，所述植物硬碳材料颗粒的比表面积为4～8m2/g，所述羧甲基纤维素钠的分子量在50～80万，所述羧甲基纤维素钠的醚化度为0.78～0.88，所述羧甲基纤维素钠质量分数为1％的胶液在25±3℃的黏度为3000～5000mPa·s；
步骤二、将上述重量份的羧甲基纤维素钠与去离子水混合搅拌，制备羧甲基纤维素钠质量分数为1.5～1.7％的胶液；
步骤三、将上述重量份的导电剂和植物硬碳材料置于行星搅拌机中混合搅拌均匀；
步骤四、将步骤二制得的胶液分多次加入到行星搅拌机中混合搅拌，其中，当行星搅拌机中的物料的固含量为70～55％时，以行星搅拌机的最大公转速度搅拌；
步骤五、向行星搅拌机中加入去离子水同时抽真空搅拌，调节行星搅拌机中物料黏度在粘度计转速80rpm，25±3℃为4000±500mPa·s，再真空保压搅拌过夜；
步骤六、向行星搅拌机中加入上述重量份的丁苯橡胶乳液同时抽真空搅拌，直至行星搅拌机中的物料采用粘度计在粘度计转速80rpm，25±3℃下测得的黏度为2000～4000mPa·s，细度≤15μm，得到锂电池负极浆料；
步骤三中还包括：向导电剂和植物硬碳材料混合搅拌得到的干混料中加入40～50份N-甲基吡咯烷酮，以公转速度为20rpm，自转速度为2500rpm搅拌30min，搅拌过程中施加竖直方向的交变电场，交变电场每隔5min改变电场方向，交变电场的场强为250V/m，搅拌完后进行减压旋蒸排出N-甲基吡咯烷酮，减压旋蒸时的真空度为-0.099Mpa，温度为90℃。
2.如权利要求1所述的含植物硬碳材料的锂电池负极浆料制备方法，其特征在于，步骤四中，胶液分5次加入，第一次加入胶液总重量的45～48％，第二次加入胶液总重量的0.4～0.5％，第三次加入胶液总重量的4～5％，第四次加入胶液总重量的6～7％，第五次加入剩余全部胶液。
3.如权利要求2所述的含植物硬碳材料的锂电池负极浆料制备方法，其特征在于，所述行星搅拌机的最大公转速度为40rpm。
4.如权利要求3所述的含植物硬碳材料的锂电池负极浆料制备方法，其特征在于，步骤三中混合搅拌时，行星搅拌机先以10rpm的公转速搅拌10min，再以20rpm的公转速搅拌30min。
5.如权利要求3所述的含植物硬碳材料的锂电池负极浆料制备方法，其特征在于，步骤四中，前四次加胶均按以下方式操作：边搅拌边加入胶液，加胶时行星搅拌机以公转速度为40rpm搅拌30min，加胶完后，行星搅拌机再以公转速度为40rpm搅拌30min；第五次加胶时，边搅拌边加入胶液，行星搅拌机先以公转速度为40rpm搅拌30min，加胶完后，行星搅拌机再以公转速度为35rpm，自转速度为4000rpm搅拌150min，同时抽真空，抽真空后的真空度≤-0.08Mpa。
6.如权利要求5所述的含植物硬碳材料的锂电池负极浆料制备方法，其特征在于，第一次加胶搅拌后制得粒径2～4mm的小颗粒料；第二次加胶搅拌后制得粒径5～7mm的大颗粒料；第三次加胶搅拌后制得固含量为68～70％的硬黏土；第四次加胶搅拌后制固含量为66～68％的软黏土；第五次加胶搅拌后制得固含量为52～55％的半成品浆料。
7.如权利要求3所述的含植物硬碳材料的锂电池负极浆料制备方法，其特征在于，步骤五中抽真空搅拌的真空度≤-0.08Mpa，行星搅拌机的公转速度为35rpm，自转速度为4000rpm，真空保压搅拌过夜时，时长为12～14h，行星搅拌机的公转速度为15rpm，真空度≤-0.08Mpa。
8.如权利要求3所述的含植物硬碳材料的锂电池负极浆料制备方法，其特征在于，步骤六中抽真空搅拌的真空度≤-0.08Mpa，行星搅拌机的公转速度为35rpm，自转速度≤1000rpm。
9.如权利要求1所述的含植物硬碳材料的锂电池负极浆料制备方法，其特征在于，步骤四中进行混合搅拌时，还辅以微波进行共振分散，微波频率为3.7～4.0GHz。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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