CN1505185A - 锂离子二次电池的电极用粘合浆料的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种锂离子二次电池的电极用粘合浆料的制造方法，对于正极用的粘合浆料，成分中包括水溶性聚合物、电活性物质、导电炭黑及作为溶剂的水；所说的水溶性聚合物是一种有机硅胶交联添加剂+改性聚氧化乙烯，电活性物质是一种含锂过渡金属氧化物；对于负极用的粘合浆料，成分中包括水溶性聚合物、石墨及作为溶剂的水；在制作过程中按照各组分规定配比，采用分步混合、控时搅拌及筛选等步骤精制而成。因采用水作溶剂制作电极用粘合浆料，能降低电池极化，减少电池在充放电中的能量损失，提高电池容量及比能量，和提高循环使用次数，有利于改善生产环境和对环境的保护。

Description

锂离子二次电池的电极用粘合浆料的制造方法
发明领域
本发明涉及二次电池的制造技术领域，具体地说，是涉及锂离子二次电池生产时用于电极极片中含有电活性物质的粘合浆料的制造方法。
背景技术
目前在生产的锂离子电池，通常都是将含有氧化物填料或含有碳或石墨填料和其他组分的电活性物质，在聚合剂存在下将其分散于溶剂中，形成一种浆料，涂敷至电极极片上后，再蒸发掉溶剂，分散物沉积在极片上，根据所使用的填料得到正极或负极。
自锂离子二次电池诞生以来，正负极粘合浆料制作均采用有机溶剂体系，如采用N-甲基吡咯烷酮-聚偏二氟乙烯(NMP-PVDF)+导电碳黑+活性物质制成的正负极粘合浆料即是其中之一，这类浆料在涂布过程中有大量的有机溶剂排放到空气中，回收相当困难，给生产工人和周边环境带来很大影响。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的缺陷，提供一种不产生有害气体挥发物，采用以水为溶剂的锂离子二次电池的电极用粘合浆料的制造方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：作为正极用的粘合浆料，成分中包括水溶性聚合物、电活性物质、导电碳黑及作为溶剂的水；所说的水溶性聚合物是一种有机硅胶交联添加剂+改性聚氧化乙烯，电活性物质是一种含锂过渡金属氧化物；作为负极用的粘合浆料，成分中包括水溶性聚合物、石墨及作为溶剂的水；所说的水溶性聚合物也与正极一样，是一种有机硅胶交联添加剂+改性聚氧化乙烯；在制作过程中按照各组分规定配比，采用分步混合、控时搅拌及筛选等步骤精制而成。
由于采用了上述技术方案，本发明与现技术的以有机溶剂体系浆料制作电极的锂电池相比，具有以下优点：
1、最大限度地降低了电池极化，减少了电池在充放电中的能量损失，使电池因散热而产生的问题有较大的扼制，为制作大功率锂离子电池提供了基础；同时因极化降低，电池电极因热膨胀因素脱粉而使循环性能下降大大减少，相比于有机溶剂体系浆料制作的锂电池标称500次循环提高到1000次；
2、正负极的活性物质比例都较有机体系浆料制作的有所提高，经测试，提高了3％的电池容量；
3、在同样的氧化钴锂粒度下制作的电池放电平台，即电极电位有所提高，提高了电池的比能量；
4、极片的吸湿性增强，有利于液态电池的软铝包装。
5、提高了生产效率，有利于生产工人健康，使锂电池由应用环保进而走向了生产环保，节省了生产控制成本；
6、有利于环境保护。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明作进一步阐述。
本发明的一种锂离子二次电池的电极用粘合浆料的制造方法，其工艺过程为：
对于正极粘合浆料：
1、将水和水溶性聚合物以重量比为30份∶37份的比例混合，在搅拌机中搅拌2小时；
其中水溶性聚合物为有机硅胶交联添加剂+改性聚氧化乙烯，两者的重量比为1∶30；
所说的有机硅胶交联添加剂为：氨乙基-氨丙基-甲基-二甲氧基硅烷，分子量为206；
所说的改性聚氧化乙烯是由聚氧化乙烯在温度为80℃、PH为8左右加入一种含有羟基的化合物进行改性反应而成，其分子量在30-40万之间；
2、将4份碳黑加入上述混合物中，继续搅拌2小时；
3、将此糊状浆料在研磨机上研磨；
4、将100份钴酸锂加入其中，再搅拌4小时；
5、静置5-8小时，用80目筛过筛；
将上述方法制得的粘合浆料在正极基材上涂布，涂布温度为80-90℃；控制面密度在0.222mg/mm2左右；然后以60-70℃的大流量的干燥空气进行烘干。
对于负极粘合浆料：
1、将水和水溶性聚合物以重量比为70份∶110份的比例混合，在搅拌机中搅拌2小时；
其中水溶性聚合物为有机硅胶交联添加剂+改性聚氧化乙烯，两者的重量比为1∶30；
所说的有机硅胶交联添加剂为：氨乙基-氨丙基-甲基-二甲氧基硅烷，分子量为206；
所说的改性聚氧化乙烯是由聚氧化乙烯在温度为80℃、PH为8左右加入一种含有羟基的化合物进行改性反应而成，其分子量在30-40万之间；
2、将100份石墨加入上述混合物中，继续搅拌5小时；
3、将此糊状浆料在研磨机上研磨；
4、静置2小时后使用。
将上述方法制得的粘合浆料在负极基材上涂布，涂布温度为80-90℃；控制面密度在0.095mg/mm2左右，以60-70℃的大流量的干燥空气进行烘干。
上述的工艺过程所涉及的各组分含量以及控制的温度均可在所列数值上进行小范围的变动。

Claims (5)

1、一种锂离子二次电池的电极用粘合浆料的制造方法，是将含锂过渡金属氧化物填料或含有碳或石墨填料和其他组分的电活性物质，在聚合剂存在下将其分散于溶剂中，制成一种粘合浆料，其特征在于：所说的粘合浆料所用的聚合物是水溶性聚合物，所用的溶剂是水；在制作过程中对正极或负极电极所用的粘合浆料，按照各组分规定配比，采用分步混合、控时搅拌及筛选等步骤精制而成。
2、根据权利要求1所述的一种锂离子二次电池的电极用粘合浆料的制造方法，其特征在于：所说的水溶性聚合物为有机硅胶交联添加剂+改性聚氧化乙烯。
3、根据权利要求2所述的一种锂离子二次电池的电极用粘合浆料的制造方法，其特征在于：所说的有机硅胶交联添加剂为：氨乙基-氨丙基-甲基-二甲氧基硅烷，分子量为206。
4、根据权利要求2所述的一种锂离子二次电池的电极用粘合浆料的制造方法，其特征在于：所说的改性聚氧化乙烯是由聚氧化乙烯在温度为80℃、PH为8左右加入一种含有羟基的化合物进行改性反应而成，其分子量在30-40万之间。
5、根据权利要求1所述的一种锂离子二次电池的电极用粘合浆料的制造方法，其特征在于：所说的正极电极所用的粘合浆料配制工艺过程为：
①、将水和水溶性聚合物以重量比为30份∶37份的比例混合，在搅拌机中搅拌2小时；
②、将4份碳黑加入上述混合物中，继续搅拌2小时；
③、将此糊状浆料在研磨机上研磨；
④、将100份钴酸锂加入其中，再搅拌4小时；
⑤、静置5-8小时，用80目筛过筛；
所说的负极电极所用的粘合浆料配制工艺过程为：
①、将水和水溶性聚合物以重量比为70份∶110份的比例混合，在搅拌机中搅拌2小时；
②、将100份石墨加入上述混合物中，继续搅拌5小时；
③、将此糊状浆料在研磨机上研磨；
④、静置2小时后使用。
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