CN115763741A - 一种锂电池正极保护涂层浆料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂电池正极保护涂层浆料的制备领域，具体而言，涉及一种锂电池正极保护涂层浆料的制备方法。包括如下步骤：将A粘结剂和溶剂加入搅拌罐中，制备成固含量为1％‑10％的第一胶液；将B粘结剂加入搅拌罐中与第一胶液混合，制备成固含量为1％‑20％的第二胶液；将绝缘涂层材料加入搅拌罐中与第二胶液混合，制备成固含量为5％‑45％的保护涂层浆料；将保护涂层浆料进行过滤，转移至中转罐中存储。采用该方法制备的正极保护涂层分散效果好、附着力好，可以有效的提升电池的安全性能，且方法简单。

Description

一种锂电池正极保护涂层浆料的制备方法

技术领域

本发明涉及锂电池正极保护涂层浆料的制备领域，具体而言，涉及一种锂电池正极保护涂层浆料的制备方法。

背景技术

锂电池因其能量密度高、循环寿命长、环保性能好等优点，作为便携式电子设备、电动工具、储能电源、新能源汽车动力等领域的应用范围逐步扩大。安全性能是锂电池应用时关注的重点之一，电池制造过程中，在正极片表面增加一层保护涂层是一种有效提升安全性能的方法。常见的正极保护涂层为PVDF和陶瓷粉的混合浆料，但是，实际应用过程中这些正极保护涂层分散效果差、附着力效果较差，长时间浸泡电解液后易脱落，影响了正极保护涂层对电池的安全性能提升效果。

申请号CN110739444A的专利采用单一的聚偏氟乙烯与陶瓷粉进行混合，此方法制备的浆料存在分散性差的问题。

申请号CN11497444A的专利采用两种聚偏氟乙烯胶液混合应用的方法制备浆料，此方法操作起来步骤较多，方法复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂电池正极保护涂层浆料的制备方法，采用该方法制备的正极保护涂层分散效果好、附着力好，可以有效的提升电池的安全性能，且方法简单。

本发明的目的在于提供一种锂电池正极保护涂层浆料，其附着力好，可以有效的提升电池的安全性能。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

第一方面，本发明提出一种锂电池正极保护涂层浆料的制备方法，包括如下步骤：

第一胶液制备：将A粘结剂和溶剂加入搅拌罐中，先以10-45rpm的公转速度搅拌1-10min，再以10-45rpm的公转速度、400-2000rpm的分散速度搅拌2-10min，降下搅拌桨，刮料，最后以20-45rpm的公转速度、800-4000rpm的分散速度搅拌40-200min，上述搅拌罐内部的真空度≤-90kPa，搅拌罐内部温度≤60℃，制备成固含量为0.1％-10％的第一胶液；

第二胶液制备：将B粘结剂加入搅拌罐中与第一胶液混合，加入适量溶剂，先以10-45rpm的公转速度搅拌1-10min，降下搅拌桨，刮料，再以20-45rpm的公转速度、800-4000rpm的分散速度搅拌40-200min，上述搅拌罐内部的真空度≤-90kPa，搅拌罐内部温度≤60℃，制备成固含量为1％-20％的第二胶液，上述A粘结剂与B粘结剂的质量比为1-95:5-100；

保护涂层浆料制备：将绝缘涂层材料加入搅拌罐中与第二胶液混合，加入适量溶剂，先以10-45rpm的公转速度搅拌1-10min，再以10-45rpm的公转速度、400-2000rpm的分散速度搅拌2-10min，降下搅拌桨，刮料，再以20-45rpm的公转速度、800-4000rpm的分散速度搅拌60-200min,上述搅拌罐内部的真空度≤-90kPa，搅拌罐内部温度≤60℃，制备成固含量为5％-45％的保护涂层浆料；

消泡处理：将保护涂层浆料进行过滤，转移至中转罐中存储；

上述A粘结剂为聚偏氟乙烯；上述溶剂为N-甲基吡咯烷酮；上述B粘结剂为丙烯酸酯共聚物、聚酰亚胺、聚丙烯腈、甲基丙烯腈中一种或多种的胶液，上述B粘结剂的溶剂为N-甲基吡咯烷酮，上述B粘结剂的固含量为5％-50％；上述绝缘涂层材料为氧化铝、勃姆石、氧化锆、二氧化硅中的一种。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述第一胶液制备过程中，上述A粘结剂可以一次或分多次加入搅拌罐中，每次加入搅拌罐中的A粘结剂为其总量的20％-100％。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述第一胶液制备过程中，上述B粘结剂可以一次或分多次加入搅拌罐中，每次加入B粘结剂为其总量的20％-100％。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述保护涂层浆料制备过程中，上述绝缘涂层材料可以一次或分多次加入搅拌罐中，每次加入搅拌罐中的绝缘涂层材料为其总量的20％-100％。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述消泡处理过程中，消泡处理为：以5-45rpm的公转速度搅拌20-60min，搅拌罐内部的真空度≤-90kPa。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述消泡处理过程中，采用100-200目的筛网过滤浆料，上述中转罐中保持5-25rpm的公转速度搅拌，中转罐内部的真空度≤-90kPa。

进一步的，在本发明的一些实施例中，制备的上述第一胶液的粘度为100-8000mpa·s。

进一步的，在本发明的一些实施例中，制备的上述第二胶液的粘度为200-8000mpa·s。

进一步的，在本发明的一些实施例中，制备的上述保护涂层浆料的粘度为1000-5000mpa·s。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述绝缘涂层材料的颗粒粒径小于5μm。

第二方面，本发明提出一种锂电池正极保护涂层浆料，其由上述任意一项制备方法制备而成。

本发明实施例的一种锂电池正极保护涂层浆料的制备方法，至少具有以下有益效果：采用上述方法制备的锂电池正极保护涂层浆料具备优异的分散效果，相比于单一粘结剂，可以更好的将绝缘涂层材料进行分散，采用两步法加入粘结剂，可以提升胶液的分散均匀性；搅拌罐内部保持负压状态，可以减少胶液中气体的含量，避免应用过程中因气泡造成不良，制备的保护涂层浆料进行过筛和输送，涂布无颗粒，有效提升保护涂层对电芯安全性能的提升。

本发明实施例的一种锂电池正极保护涂层浆料，其附着力好，涂布无颗粒，有效提升保护涂层对电芯安全性能的提升。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考具体实施例来详细说明本发明。

一种锂电池正极保护涂层浆料的制备方法，包括如下步骤：

第一胶液制备：将A粘结剂和溶剂加入搅拌罐中，先以10-45rpm的公转速度搅拌1-10min，再以10-45rpm的公转速度、400-2000rpm的分散速度搅拌2-10min，降下搅拌桨，刮料，最后以20-45rpm的公转速度、800-4000rpm的分散速度搅拌40-200min，上述搅拌罐内部的真空度≤-90kPa，搅拌罐内部温度≤60℃，制备成固含量为0.1％-10％的第一胶液；

第二胶液制备：将B粘结剂加入搅拌罐中与第一胶液混合，先以10-45rpm的公转速度搅拌1-10min，降下搅拌桨，刮料，再以20-45rpm的公转速度、800-4000rpm的分散速度搅拌40-200min，上述搅拌罐内部的真空度≤-90kPa，搅拌罐内部温度≤60℃，制备成固含量为1％-20％的第二胶液，上述A粘结剂与B粘结剂的质量比为1-95:5-100；

保护涂层浆料制备：将绝缘涂层材料加入搅拌罐中与第二胶液混合，先以10-45rpm的公转速度搅拌1-10min，再以10-45rpm的公转速度、400-2000rpm的分散速度搅拌2-10min，降下搅拌桨，刮料，再以20-45rpm的公转速度、800-4000rpm的分散速度搅拌60-200min,上述搅拌罐内部的真空度≤-90kPa，搅拌罐内部温度≤60℃，制备成固含量为5％-45％的保护涂层浆料；

消泡处理：将保护涂层浆料进行过滤，转移至中转罐中存储；

上述A粘结剂为聚偏氟乙烯；上述溶剂为N-甲基吡咯烷酮；上述B粘结剂为丙烯酸酯共聚物、聚酰亚胺、聚丙烯腈、甲基丙烯腈中一种或多种的胶液，上述B粘结剂的溶剂为N-甲基吡咯烷酮，上述B粘结剂的固含量为5％-50％；上述绝缘涂层材料为氧化铝、勃姆石、氧化锆等具备绝缘性的材料中的一种。

采用上述方法制备的锂电池正极保护涂层浆料具备优异的分散效果，相比于单一粘结剂，可以更好的将绝缘涂层材料进行分散，采用两步法加入两种粘结剂，可以提升粘结剂的分散均匀性；搅拌罐内部保持负压状态，可以减少胶液中气体的含量，避免应用过程中因气泡造成不良，制备的保护涂层浆料进行过筛和输送，涂布无颗粒，有效提升保护涂层对电芯安全性能的提升。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述第一胶液制备过程中，上述A粘结剂至少分两次加入搅拌罐中，每次加入搅拌罐中的A粘结剂为其总量的20％-80％。分多次加入A粘结剂使得制备的第一胶液的更加均匀，确保最终制备的保护涂层浆料更加均与，降低浆料中的颗粒含量。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述第一胶液制备过程中，上述B粘结剂可以一次或分多次加入搅拌罐中，每次加入B粘结剂为其总量的20％-100％。分多次加入B粘结剂使得制备的第一胶液的更加均匀，确保最终制备的保护涂层浆料更加均与，降低浆料中的颗粒含量。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述保护涂层浆料制备过程中，上述绝缘涂层材料可以一次或分多次加入搅拌罐中，每次加入搅拌罐中的绝缘涂层材料为其总量的20％-100％。分多次加入绝缘涂层材料使得制备的第一胶液的更加均匀，确保最终制备的保护涂层浆料更加均与，降低浆料中的颗粒含量。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述消泡处理过程中，消泡处理为：以5-45rpm的公转速度搅拌20-60min，搅拌罐内部的真空度≤-90kPa。

采用此方案进行消泡，可以有效地去除浆料中的气体含量，避免浆料在涂布时产生气泡，影响涂布效果。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述消泡处理过程中，采用100-200目的筛网过滤浆料，上述中转罐中保持5-25rpm的公转速度搅拌，中转罐内部的真空度≤-90kPa。

采用此方案进行消泡，可以有效地去除浆料中的气体含量，避免浆料在涂布时产生气泡，影响涂布效果。

进一步的，在本发明的一些实施例中，制备的上述第一胶液的粘度为100-8000mpa·s。

粘度过低，浆料流动性大，涂布过程中易造成面密度不稳定，涂层厚度偏低，保护效果不佳；粘度偏大，浆料流动性差，涂布时涂层厚度大，影响极片的加工性能。

进一步的，在本发明的一些实施例中，制备的上述第二胶液的粘度为200-8000mpa·s。

粘度过低，浆料流动性大，涂布过程中易造成面密度不稳定，涂层厚度偏低，保护效果不佳；粘度偏大，浆料流动性差，涂布时涂层厚度大，影响极片的加工性能。

进一步的，在本发明的一些实施例中，制备的上述保护涂层浆料的粘度为1000-5000mpa·s。

粘度过低，浆料流动性大，涂布过程中易造成面密度不稳定，涂层厚度偏低，保护效果不佳；粘度偏大，浆料流动性差，涂布时涂层厚度大，影响极片的加工性能。

进一步的，在本发明的一些实施例中，上述绝缘涂层材料的颗粒粒径小于5μm。

如粒径偏大，涂层的厚度较低时，一般控制在几十微米，可能造成部分涂层区域有明显的颗粒，极片在辊压过程时可能出现集流体穿孔的问题，对极片的加工性能影响较大。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种锂电池正极保护涂层浆料的制备方法，具体制备过程如下：

第一胶液制备：将粘结剂聚偏氟乙烯和溶剂N-甲基吡咯烷酮加入搅拌罐中，先以25rpm的公转速度搅拌2min，再以25rpm的公转速度、1200rpm的分散速度搅拌5min，降下搅拌桨，刮料，最后以35rpm的公转速度、2000rpm的分散速度搅拌150min，上述搅拌罐内部的真空度≤-90kPa，搅拌罐内部温度≤60℃，制备成固含量为5％的第一胶液，上述聚偏氟乙烯粘结剂和N-甲基吡咯烷酮的质量比为5:95；

第二胶液制备：将溶剂为N-甲基吡咯烷酮，固含量为10％的聚丙烯腈胶液加入搅拌罐中与第一胶液混合，先以25rpm的公转速度搅拌5min，降下搅拌桨，刮料，再以35rpm的公转速度、2000rpm的分散速度搅拌40-200min，上述搅拌罐内部的真空度≤-90kPa，搅拌罐内部温度≤60℃，制备成固含量为4.5％的第二胶液，上述聚偏氟乙烯粘结剂与聚丙烯腈胶液的质量比为50:50；

保护涂层浆料制备：将颗粒粒度≤3μm的氧化铝粉末绝缘涂层材料加入搅拌罐中与第二胶液混合，先以25rpm的公转速度搅拌2min，再以35rpm的公转速度、1000rpm的分散速度搅拌5min，降下搅拌桨，刮料，再以35rpm的公转速度、3000rpm的分散速度搅拌100min,上述搅拌罐内部的真空度≤-90kPa，搅拌罐内部温度≤60℃，制备成固含量为30％的保护涂层浆料，上述粘结剂总量与氧化铝粉末的质量比例为12:88；

消泡处理：将保护涂层浆料用150目的筛网过滤浆料，转移至中转罐中存储，浆料在中转罐中保持15rpm的公转速度搅拌，中转罐内部的真空度≤-90kPa。

实施例2

本实施例提供一种锂电池正极保护涂层浆料的制备方法，具体制备过程如下：

具体制备过程与实施例1相同，区别在于制备第二胶液采用的B粘结剂为溶剂为N-甲基吡咯烷酮，固含量为10％的聚酰亚胺胶液。

实施例3

本实施例提供一种锂电池正极保护涂层浆料的制备方法，具体制备过程如下：

具体制备过程与实施例1相同，区别在于制备的第二胶液，上述聚偏氟乙烯粘结剂与聚丙烯腈胶液的质量比为30:70

实施例4

本实施例提供一种锂电池正极保护涂层浆料的制备方法，具体制备过程如下：

具体制备过程与实施例1相同，区别在于制备的第二胶液制备的聚偏氟乙烯粘结剂与聚丙烯腈胶液的质量比为80:20。

实施例5

本实施例提供一种锂电池正极保护涂层浆料的制备方法，具体制备过程如下：

具体制备过程与实施例1相同，区别在于制备的保护涂层浆料粘结剂总量与氧化铝粉末的质量比例为5:95。

对比例1

本实施例提供一种锂电池正极保护涂层浆料的制备方法，具体制备过程如下：

第一胶液制备：将聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮加入搅拌罐中，先以25rpm的公转速度搅拌5min，再以35rpm的公转速度、1000rpm的分散速度搅拌5min，降下搅拌桨，刮料，最后以35rpm的公转速度、3000rpm的分散速度搅拌100min，上述搅拌罐内部的真空度≤-90kPa，搅拌罐内部温度≤60℃，制备成固含量为5％的第一胶液。

保护涂层浆料制备：将颗粒粒度≤3μm的氧化铝粉末加入搅拌罐中与第一胶液混合，先以25rpm的公转速度搅拌2min，再以35rpm的公转速度、1000rpm的分散速度搅拌5min，降下搅拌桨，刮料，再以35rpm的公转速度、3000rpm的分散速度搅拌100min,上述搅拌罐内部的真空度≤-90kPa，搅拌罐内部温度≤60℃，制备成固含量为30％的保护涂层浆料。

消泡处理：将保护涂层浆料用150目的筛网过滤浆料，转移至中转罐中存储，浆料在中转罐中保持15rpm的公转速度搅拌，中转罐内部的真空度≤-90kPa。

试验例1

将实施例1、2、3及对比例1中的浆料进行检测，结果如下表1所示：

表1

试验例2

将实施例1、2、3及对比例1中的浆料涂布在正极集流体上，制成电芯后拆解分析，拆解情况如表2所示：

表1

由上述试验例1、2可知，本发明实施例制备的锂电池正极保护涂层浆料具备优异的分散效果，可以更好的将绝缘涂层材料进行分散，制备的保护涂层浆料涂布无颗粒不易脱落，有效提升保护涂层对电芯安全性能的提升。

综上所述，本发明实施例的一种锂电池正极保护涂层浆料的制备方法制备的锂电池正极保护涂层浆料具备优异的分散效果，可以更好的将绝缘涂层材料进行分散，制备的保护涂层浆料进行过筛和输送，涂布无颗粒不易脱落，有效提升保护涂层对电芯安全性能的提升。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

Claims (10)

1.一种锂电池正极保护涂层浆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一胶液制备：将A粘结剂和溶剂加入搅拌罐中，先以10-45rpm的公转速度搅拌1-10min，再以10-45rpm的公转速度、400-2000rpm的分散速度搅拌2-10min，降下搅拌桨，刮料，最后以20-45rpm的公转速度、800-4000rpm的分散速度搅拌40-200min，所述搅拌罐内部的真空度≤-90kPa，搅拌罐内部温度≤60℃，制备成固含量为1％-10％的第一胶液；

第二胶液制备：将B粘结剂加入搅拌罐中与第一胶液混合，加入适量溶剂，先以10-45rpm的公转速度搅拌1-10min，降下搅拌桨，刮料，再以20-45rpm的公转速度、800-4000rpm的分散速度搅拌40-200min，所述搅拌罐内部的真空度≤-90kPa，搅拌罐内部温度≤60℃，制备成固含量为1％-20％的第二胶液，所述A粘结剂与B粘结剂的质量比为1-95:5-100；

保护涂层浆料制备：将绝缘涂层材料加入搅拌罐中与第二胶液混合，加入适量溶剂，先以10-45rpm的公转速度搅拌1-10min，再以10-45rpm的公转速度、400-2000rpm的分散速度搅拌2-10min，降下搅拌桨，刮料，再以20-45rpm的公转速度、800-4000rpm的分散速度搅拌60-200min,所述搅拌罐内部的真空度≤-90kPa，搅拌罐内部温度≤60℃，制备成固含量为5％-45％的保护涂层浆料；

消泡处理：将保护涂层浆料进行过滤，转移至中转罐中存储；

所述A粘结剂为聚偏氟乙烯；所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮；所述B粘结剂为丙烯酸酯共聚物、聚酰亚胺、聚丙烯腈、甲基丙烯腈中一种或多种的胶液，所述B粘结剂的溶剂为N-甲基吡咯烷酮，所述B粘结剂的固含量为5％-50％；所述绝缘涂层材料为氧化铝、勃姆石、氧化锆或者二氧化硅中的一种。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一胶液制备过程中，所述A粘结剂至少分两次加入搅拌罐中，每次加入搅拌罐中的A粘结剂为其总量的20％-80％。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第一胶液制备过程中，所述B粘结剂可以一次或分多次加入搅拌罐中，每次加入B粘结剂为其总量的20％-100％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述保护涂层浆料制备过程中，所述绝缘涂层材料可以一次或分多次加入搅拌罐中，每次加入搅拌罐中的绝缘涂层材料为其总量的20％-100％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述消泡处理过程中，消泡处理为：以5-45rpm的公转速度搅拌20-60min，搅拌罐内部的真空度≤-90kPa。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述消泡处理过程中，采用100-200目的筛网过滤浆料，所述中转罐中保持5-25rpm的公转速度搅拌，中转罐内部的真空度≤-90kPa。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备的所述第一胶液的粘度为100-8000mpa·s。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备的所述第二胶液的粘度为200-8000mpa·s；制备的所述保护涂层浆料的粘度为1000-5000mpa·s。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘涂层材料的颗粒粒径小于5μm。

10.一种锂电池正极保护涂层浆料，其特征在于，其由权利要求1-9中任意一项制备方法制备而成。