TW202327152A - 用於鋁電池的漿料的分散方法 - Google Patents
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Abstract
一種用於鋁電池的漿料的分散方法，至少包括以下步驟。分別提供具有活性粉末的第一分散液與具有導電粉末的第二分散液，其中第二分散液不同於第一分散液。將第一分散液與第二分散液混合後以三滾筒滾軋、球磨、離心式攪拌、行星式攪拌中的一者或多者的方式進行分散而製得漿料。
Description
本發明是有關於一種漿料的分散方法，且特別是有關於一種用於鋁電池的漿料的分散方法。
一般而言，鋁電池的電極通常是藉由漿料塗佈於金屬基板上所製成，然而，由於漿料中的固體成分(如活物粉末或導電粉末)常具有高比表面積和高結構等特性，因此，目前將前述活物粉末與導電粉末等多種固體成分一次性加入溶劑中製作分散液的方式，會使分散液中的固體成分容易聚集成團，進而難以置備均勻分散的漿料，如此一來，會降低鋁電池的性能展現。
本發明提供一種用於鋁電池的漿料的分散方法，其可以置備出均勻分散的漿料，進而提升鋁電池的性能展現。
本發明的一種用於鋁電池的漿料的分散方法，至少包括以下步驟。分別提供具有活性粉末的第一分散液與具有導電粉末的第二分散液，其中第二分散液不同於第一分散液。將第一分散液與第二分散液混合後以三滾筒滾軋、球磨、離心式攪拌、行星式攪拌中的一者或多者的方式進行分散而製得漿料。
在本發明的一實施例中，上述的第一分散液藉由將活性粉末與第一黏結劑加入第一溶劑中，並以三滾筒滾軋、球磨、離心式攪拌及行星式攪拌中的一者或多者的方式進行分散所製得。
在本發明的一實施例中，上述的活性粉末與第一黏結劑一次加入或多次加入第一溶劑中。
在本發明的一實施例中，上述的第二分散液藉由將導電粉末與第二黏結劑加入第二溶劑中，並以三滾筒滾軋、球磨、離心式攪拌及行星式攪拌中的一者或多者的方式進行分散所製得。
在本發明的一實施例中，上述的導電粉末與第二黏結劑一次加入或多次加入第二溶劑中。
在本發明的一實施例中，上述的活性粉末與導電粉末不為金屬粉末。
在本發明的一實施例中，上述的活性粉末包括活性碳、導電碳黑(Super P)、奈米碳管、多層石墨烯、單層石墨烯或其組合，且導電粉末包括活性碳、導電碳黑、奈米碳管、多層石墨烯、單層石墨烯或其組合。
在本發明的一實施例中，上述的活性粉末在漿料中的比例介於30wt%至70wt%之間。
在本發明的一實施例中，上述的導電粉末在漿料中的比例介於2.5wt%至15wt%之間。
在本發明的一實施例中，上述的活性粉末的粒徑範圍介於10奈米至300微米之間，且導電粉末的粒徑範圍介於10奈米至300微米之間。
基於上述，本發明先製作出對應不同固體成分的分散液，再將該些分散液混合後以三滾筒滾軋、球磨、離心式攪拌、行星式攪拌中的一者或多者的方式進行分散而製得漿料，如此一來，透過不同分散製程的設計與組合搭配，可以有效改善漿料分散不均，減緩固體成分沉降分離等的問題，增加電極(正極或負極)極片的導電率並在高充放電率下電芯仍舊維持在高壽命，因此本發明的用於鋁電池的漿料的分散方法可以置備出均勻分散的漿料，進而提升鋁電池的性能展現。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
為了使本發明之內容可以被更容易明瞭，以下特舉實施例作為本發明確實能夠據以實施的範例。為明確說明，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解的是，這些實務上的細節不應用被以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。
除非另有定義，本文使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。
說明中及請求項中之術語”第一”、”第二”、”第三”及類似術語，假設有的話，係在用以區別之用且不必然用以說明一特定序列或按時間順序之次序。將理解如此使用之術語在適當情況下可以互換，因此，此處所說明之實施例，例如，可依此處所揭示者以外或所說明者不同之序列作業。類似地，假設此處一方法係說明包含一系列步驟，則此處所呈現之此類步驟之次序不必然為此類步驟可執行之僅有次序，以及所陳述步驟中之特定步驟可能可以省略及/或此處未說明之其他特定步驟可能可以添加至該方法中。
圖1是依據本發明一實施例的用於鋁電池的漿料的分散方法的流程示意圖。圖2是依據本發明一實施例的傅立葉轉換紅外光譜(FTIR)之數據圖。請參考圖1及圖2，首先，分別提供具有活性粉末的第一分散液與具有導電粉末的第二分散液，其中第二分散液不同於第一分散液(步驟S100)。在此，由於具有活性粉末的第一分散液與具有導電粉末的第二分散液是藉由不同的分散製程所製成的分散液，非如習知技術中一次性所製成的分散液，因此可以視為第二分散液不同於第一分散液。
接著，將第一分散液與第二分散液混合後以三滾筒滾軋、球磨、離心式攪拌、行星式攪拌中的一者或多者的方式進行分散而製得漿料(步驟S200)。據此，本實施例先製作出對應不同固體成分的分散液，再將該些分散液混合後以三滾筒滾軋、球磨、離心式攪拌、行星式攪拌中的一者或多者的方式進行分散而製得漿料，如此一來，透過不同分散製程的設計與組合搭配，可以有效改善漿料分散不均，減緩固體成分沉降分離等的問題，增加電極(正極或負極)極片的導電率並在高充放電率下電芯仍舊維持在高壽命，因此本實施例的用於鋁電池的漿料的分散方法可以置備出均勻分散之漿料，進而提升鋁電池的性能展現。
舉例而言，經分散後的漿料細度可以達到分散前的固體粉末粒徑分布中間值(D50)的2倍至3倍，且在相同條件下相較於使用習知技術的漿料(一次性形成分散液)的電極極片之導電率可以提升50%至70%。此外，以聚對苯二甲酸乙二酯(PET)或其他適宜的材料為基材時，電阻可以達0.7歐姆(Ω)至1.0歐姆，而如圖2的結果可知分別在1634cm
-1、2084cm
-1、3434cm
-1處有強吸收峰但本發明不限於此。
進一步而言，習知技術的漿料的分散製程所使用的裝置結構較複雜且操作較不易(如直流馬達攪拌機、行星式旋轉攪拌機)，在漿料分散裝置的攪拌製程中，漿料之單一顆粒與聚集顆粒容易聚集沉降在容器之底部，並在容器之角落產生死角區而無法分散部分漿料之單一顆粒或聚集顆粒，於此同時，漿料也易存在具有較大顆粒之聚集顆粒，且漿料之聚集顆粒之粒徑會分布在較廣泛之範圍。另外，漿料經靜置一段時間後，漿料之黏度、粒度或表面狀態等相較於初始時間時之漿料之黏度、粒度或表面狀態等會有較大之變異，因此使用本實施例的不同分散製程的設計與組合搭配以及三滾筒滾軋、球磨、離心式攪拌、行星式攪拌等分散裝置的選擇可以有效地改善上述問題。
在一些實施例中，第一分散液藉由將活性粉末與第一黏結劑加入第一溶劑中，並以三滾筒滾軋、球磨、離心式攪拌及行星式攪拌中的一者或多者的方式進行分散所製得。在此，活性粉末可以包括活性碳、導電碳黑(Super P)、奈米碳管、多層石墨烯、單層石墨烯或其組合；第一黏結劑可以包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯酸樹脂、羧甲基纖維素(CMC)、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)或其組合；而第一溶劑可以包括水、酒精、乙二醇、甲苯、松油醇、乙酸萜品酯、N-羥甲基吡咯啶酮(NMP)或其組合，但本發明不限於此。
進一步而言，可以是將一種或一種以上的第一黏結劑(有機黏結劑)溶於第一溶劑中，以製得有機包覆黏結劑的溶液，然後在前述有機包覆黏結劑溶液中加入活性粉末並以三滾筒滾軋、球磨、離心式攪拌及行星式攪拌中的一者或多者的分散方式進行分散而得到第一分散液，其中活性粉末與第一黏結劑可以是一次加入(連續加入)或多次加入(不連續加入)第一溶劑中，但本發明不限於此。
在一些實施例中，第二分散液藉由將導電粉末與第二黏結劑加入第二溶劑中，並以三滾筒滾軋、球磨、離心式攪拌及行星式攪拌中的一者或多者的方式進行分散所製得。在此，導電粉末可以包括活性碳、導電碳黑、奈米碳管、多層石墨烯、單層石墨烯或其組合；第二黏結劑可以包括聚偏氟乙烯、聚丙烯酸樹脂、羧甲基纖維素、苯乙烯-丁二烯橡膠或其組合；而第二溶劑可以包括水、酒精、乙二醇、甲苯、松油醇、乙酸萜品酯、N-羥甲基吡咯啶酮或其組合，但本發明不限於此。
進一步而言，可以是將一種或一種以上的第二黏結劑(有機黏結劑)溶於第二溶劑中，以製得有機包覆黏結劑的溶液，然後在前述有機包覆黏結劑溶液中加入導電粉末並以三滾筒滾軋、球磨、離心式攪拌及行星式攪拌中的一者或多者的分散方式進行分散而得到第二分散液，其中導電粉末與第二黏結劑可以是一次加入(連續加入)或多次加入(不連續加入)第二溶劑中，但本發明不限於此。此外，活性粉末與導電粉末可以相同或不同；第一黏結劑與第二黏結劑可以相同或不同；而第一溶劑與第二溶劑可以相同或不同。
在一些實施例中，活性粉末為活性碳，製成第一分散液時用了球磨的分散方式，導電粉末為碳黑，製成了第二分散液時使用了行星攪拌機、三滾筒滾軋的分散方式，而混成第一分散液與第二分散液時使用了行星攪拌機的分散方式，但本發明不限於此。
應說明的是，前述各種成分可以是本發明所屬領域的普通技術人員依據任何涵蓋包含在隨附申請專利範圍的精神及範圍內的內容所得之鋁電池成分，且前述三滾筒滾軋、球磨、離心式攪拌、行星式攪拌的分散方式亦可以依照實際使用的活性粉末與導電粉末進行選擇，本發明不加以限制。
在一些實施例中，活性粉末與導電粉末不為金屬粉末，但本發明不限於此。
在一些實施例中，活性粉末在漿料中的比例介於30wt%至70wt%之間(例如是30wt%、40wt%、50wt%、60wt%、70wt%或上述30wt%至70wt%內的任一數值)；導電粉末在漿料中的比例介於2.5wt%至15wt%之間(例如是2.5wt%、5wt%、8wt%、10wt%、15wt%或上述2.5wt%至15wt%內的任一數值)；所述第一黏結劑與第二黏結劑的總和在漿料中的比例介於3wt%至10wt%之間(例如是3wt%、5wt%、8wt%、10wt%或上述3wt%至10wt%內的任一數值)；而第一溶劑與第二溶劑的總和在漿料中的比例介於20wt%至70wt%之間(例如是20wt%、30wt%、40wt%、50wt%、60wt%、70wt%或上述20wt%至70wt%內的任一數值)，但本發明不限於此，前述各成分的使用比例可以依照實際設計上的需求進行調整。
在一些實施例中，活性粉末的粒徑範圍介於10奈米(nm)至300微米(μm)之間，且導電粉末的粒徑範圍介於10奈米至300微米之間，因此使用本實施例的不同分散製程的設計與組合搭配以及三滾筒滾軋、球磨、離心式攪拌、行星式攪拌等裝置的選擇可以有效地改善當固體粉末達到微米甚至奈米等級時易產生粉末內聚力作用，且在儲存、運輸過程中又再團聚成較大顆粒，使得漿料之物性(如黏度、表面狀態或粒徑分布)產生變化而偏離初始之均勻分散狀態，以致後續應用產生變異等問題，但本發明不限於此。
應說明的是，鋁電池中其他未說明的組成(如隔離膜及電解液等)與規格應是本發明所屬領域的普通技術人員可以依據任何涵蓋包含在隨附申請專利範圍的精神及範圍內的內容所得。
綜上所述，本發明先製作出對應不同固體成分的分散液，再將該些分散液混合後以三滾筒滾軋、球磨、離心式攪拌、行星式攪拌中的一者或多者的方式進行分散而製得漿料，如此一來，透過不同分散製程的設計與組合搭配，可以有效改善漿料分散不均，減緩固體成分沉降分離等的問題，增加電極(正極或負極)極片的導電率並在高充放電率下電芯仍舊維持在高壽命，因此本發明的用於鋁電池的漿料的分散方法可以置備出均勻分散的漿料，進而提升鋁電池的性能展現。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
S100、S200:步驟
圖1是依據本發明一實施例的用於鋁電池的漿料的分散方法的流程示意圖。
圖2是依據本發明一實施例的傅立葉轉換紅外光譜(FTIR)之數據圖。
S100、S200:步驟
Claims (10)
- 一種用於鋁電池的漿料的分散方法，包括： 分別提供具有活性粉末的第一分散液與具有導電粉末的第二分散液，其中所述第二分散液不同於所述第一分散液；以及 將所述第一分散液與所述第二分散液混合後以三滾筒滾軋、球磨、離心式攪拌、行星式攪拌中的一者或多者的方式進行分散而製得所述漿料。
- 如請求項1所述的分散方法，其中所述第一分散液藉由將所述活性粉末與第一黏結劑加入第一溶劑中，並以三滾筒滾軋、球磨、離心式攪拌及行星式攪拌中的一者或多者的方式進行分散所製得。
- 如請求項2所述的分散方法，其中將所述活性粉末與所述第一黏結劑一次加入或多次加入所述第一溶劑中。
- 如請求項1所述的分散方法，其中所述第二分散液藉由將導電粉末與第二黏結劑加入第二溶劑中，並以三滾筒滾軋、球磨、離心式攪拌及行星式攪拌中的一者或多者的方式進行分散所製得。
- 如請求項4所述的分散方法，其中將所述導電粉末與所述第二黏結劑一次加入或多次加入所述第二溶劑中。
- 如請求項1所述的分散方法，其中所述活性粉末與所述導電粉末不為金屬粉末。
- 如請求項1所述的分散方法，其中所述活性粉末包括活性碳、導電碳黑、奈米碳管、多層石墨烯、單層石墨烯或其組合，且所述導電粉末包括活性碳、導電碳黑、奈米碳管、多層石墨烯、單層石墨烯或其組合。
- 如請求項1所述的分散方法，其中所述活性粉末在所述漿料中的比例介於30wt%至70wt%之間。
- 如請求項1所述的分散方法，其中所述導電粉末在所述漿料中的比例介於2.5wt%至15wt%之間。
- 如請求項1所述的分散方法，其中所述活性粉末的粒徑範圍介於10奈米至300微米之間，且所述導電粉末的粒徑範圍介於10奈米至300微米之間。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW110147325A TWI851949B (zh) | 2021-12-17 | 用於鋁電池的漿料的分散方法 | |
| US17/980,520 US12027705B2 (en) | 2021-12-17 | 2022-11-03 | Dispersion method of slurry for aluminum battery |
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| EP22207746.3A EP4273949A3 (en) | 2021-12-17 | 2022-11-16 | Dispersion method of slurry for aluminum battery |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| TW110147325A TWI851949B (zh) | 2021-12-17 | 用於鋁電池的漿料的分散方法 |
Publications (2)
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| TW202327152A true TW202327152A (zh) | 2023-07-01 |
| TWI851949B TWI851949B (zh) | 2024-08-11 |
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| Publication number | Publication date |
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