新型鋰離子電池勻漿攪拌工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型鋰離子電池勻漿攪拌工藝。該工藝是按質(zhì)量份將1-5份導(dǎo)電炭粉、90-100份活性物質(zhì)磷酸鐵鋰和1-5份粘結(jié)劑PVDF充分混合后的總干粉放入攪拌機進行攪拌，依次進行干粉攪拌、泥狀攪拌、高粘度攪拌、粘度調(diào)整攪拌和漿料真空脫泡。本發(fā)明可以大幅提高漿料固含量，提高漿料粘度，縮短配料所用時間，最終大大提高鋰離子電池的性能和使用壽命。
【專利說明】新型鋰離子電池勻漿攪拌工藝
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種鋰離子電池勻漿攪拌工藝，屬于鋰離子電池生產(chǎn)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0003]勻漿攪拌工藝是鋰電行業(yè)中鋰電池制作的一個重要工步，勻漿的好壞決定著后期涂布及最終電池性能的好壞?，F(xiàn)用的攪拌工藝多采用濕法混料攪拌，濕法混料攪拌是傳統(tǒng)的打漿方法，先制備膠體，然后逐次加入導(dǎo)電碳和電極材料，濕法混料攪拌整個過程都在真空狀態(tài)下進行，使得漿料固含量的穩(wěn)定較差，對漿料粘度也存在影響，從而直接影響成品電池的各項性能和使用壽命。隨著鋰電行業(yè)的不斷發(fā)展，對勻漿工藝要求也越來越高，如何對現(xiàn)有的勻漿方法進行革新，從而提高鋰電池的性能和使用壽命，成為了業(yè)界亟待解決的課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，提供一種新型鋰離子電池勻漿攪拌工藝。本發(fā)明可以大幅提高漿料固含量，提高漿料粘度，縮短配料所用時間，最終大大提高鋰離子電池的性能和使用壽命。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種新型鋰離子電池勻漿攪拌工藝，按質(zhì)量份將1-5份導(dǎo)電炭粉、90-100份活性物質(zhì)磷酸鐵鋰和1-5份粘結(jié)劑PVDF充分混合后的總干粉放入攪拌機進行攪拌，具體攪拌工藝如下；
a、干粉攪拌；以分散速度500-1000轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度40-50轉(zhuǎn)/分鐘的情況下，攪拌15分鐘；
b、泥狀攪拌；將總干粉質(zhì)量的50%的溶劑N-甲基吡咯烷酮加入到攪拌機中，先以分散速度900轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度10轉(zhuǎn)/分鐘攪拌5分鐘；再以分散速度2000轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度60轉(zhuǎn)/分鐘攪拌10分鐘；然后以分散速度3200轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度100轉(zhuǎn)/分鐘攪拌60分鐘；
C、高粘度攪拌；將總干粉質(zhì)量的20-25%的溶劑N-甲基吡咯烷酮加入到攪拌機中，以分散速度4000-5000轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度80-100轉(zhuǎn)/分鐘攪拌40分鐘；
d、粘度調(diào)整攪拌；以分散速度4000-5000轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度80-100轉(zhuǎn)/分鐘攪拌40分鐘，攪拌過程中持續(xù)加入溶劑N-甲基吡咯烷酮，使攪拌物粘度維持在6000-10000mpa*s ；
e、漿料真空脫泡；以攪拌速度為20轉(zhuǎn)/分鐘反轉(zhuǎn)攪拌40分鐘，得到成品。
[0006]上述的新型鋰離子電池勻漿攪拌工藝中，按質(zhì)量份將3份導(dǎo)電炭粉、94份活性物質(zhì)磷酸鐵鋰和3份粘結(jié)劑PVDF充分混合后的總干粉放入攪拌機進行攪拌，具體攪拌工藝如下；
a、干粉攪拌；以分散速度800轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度45轉(zhuǎn)/分鐘的情況下,攪拌15分鐘；
b、泥狀攪拌；將總干粉質(zhì)量的50%的溶劑N-甲基吡咯烷酮加入到攪拌機中，先以分散速度900轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度10轉(zhuǎn)/分鐘攪拌5分鐘；再以分散速度2000轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度60轉(zhuǎn)/分鐘攪拌10分鐘；然后以分散速度3200轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度100轉(zhuǎn)/分鐘攪拌60分鐘；
C、高粘度攪拌；將總干粉質(zhì)量的22%的溶劑N-甲基吡咯烷酮加入到攪拌機中，以分散速度4500轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度90轉(zhuǎn)/分鐘攪拌40分鐘；
d、粘度調(diào)整攪拌；以分散速度4500轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度90轉(zhuǎn)/分鐘攪拌40分鐘，攪拌過程中持續(xù)加入溶劑N-甲基吡咯烷酮，使攪拌物粘度維持在6000-10000mpa*s ；
e、漿料真空脫泡；以攪拌速度為20轉(zhuǎn)/分鐘反轉(zhuǎn)攪拌40分鐘，得到成品。
[0007]前述的新型鋰離子電池勻漿攪拌工藝中，在步驟b泥狀攪拌和步驟c高粘度攪拌過程中，每隔15分鐘刮漿一次，共刮2次。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明革新了現(xiàn)有的鋰離子電池勻漿的攪拌工藝，對工藝中的具體工序和各工序的參數(shù)作了具體限定，改進后的工序和各工序的參數(shù)協(xié)同作用，大幅提高了漿料固含量，以LFP材料為例，濕混的固含量一般在50%左右，而采用本發(fā)明的工藝可以輕松達到60%甚至更高。而高的漿料固含量有利于增強配料攪拌時固體材料顆粒之間的摩擦，使其充分打散；同時在涂布烘干時減小溶劑的蒸發(fā)量，這樣活性材料顆粒、導(dǎo)電碳顆粒以及粘結(jié)劑之間形成的空隙就小，因而有利于增強粘結(jié)效果，輥壓后顆粒間的粘接力也得以增強，粘結(jié)后的極片不易掉粉，從而大大提高鋰離子電池的性能和使用壽命。干另外，本發(fā)明可以大大縮短配料時間，通常正極可以由8h降到3.5h，負極可以由8h降到4h。
[0009]以正極LFP材料為例，本發(fā)明的性能參數(shù)如下表所示:
攪拌方法 I配料所用時間(H) I漿料粘度Qnpa.s) |漿料固含量(%)
濕法混料攪拌 6-8_6800_503_
本發(fā)明丨3.5-4丨7200丨56.5
從上表可以明確看出，相比現(xiàn)有的濕法混料攪拌，采用本發(fā)明配料所用時間可從6-8
小時縮減到3.5-4小時，漿料粘度可從6800mpa.s提高到7200mpa.s，漿料固含量可從
50.3% 提高至Ij 56.5%ο

【具體實施方式】
[0010]實施例1:新型鋰離子電池勻漿攪拌工藝，按質(zhì)量份將3份導(dǎo)電炭粉、94份活性物質(zhì)磷酸鐵鋰、3份粘結(jié)劑PVDF充分混合后的總干粉放入攪拌機進行攪拌，所述的導(dǎo)電炭粉、磷酸鐵鋰和粘結(jié)劑PVDF (粘結(jié)劑聚偏氟乙烯)均為本領(lǐng)域的常規(guī)原料，可以從市場直接售得，因此不再贅述該三種原料；具體攪拌工藝如下；
a、干粉攪拌；以分散速度800轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度45轉(zhuǎn)/分鐘的情況下,攪拌15分鐘；
b、泥狀攪拌；將總干粉質(zhì)量的50%的溶劑N-甲基吡咯烷酮加入到攪拌機中，先以分散速度900轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度10轉(zhuǎn)/分鐘攪拌5分鐘；再以分散速度2000轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度60轉(zhuǎn)/分鐘攪拌10分鐘；然后以分散速度3200轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度100轉(zhuǎn)/分鐘攪拌60分鐘；此步攪拌速度由慢變快，且攪拌過程中每隔15min要暫停刮漿一次,共計2次；由于刮漿步驟為常規(guī)步驟，因此在此不再贅述； C、高粘度攪拌；將總干粉質(zhì)量的22%的溶劑N-甲基吡咯烷酮加入到攪拌機中，以分散速度4500轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度90轉(zhuǎn)/分鐘攪拌40分鐘；每隔15分鐘一次暫停刮漿一次，共計2次；
d、粘度調(diào)整攪拌；以分散速度4500轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度90轉(zhuǎn)/分鐘攪拌40分鐘，攪拌過程持續(xù)加入溶劑N-甲基吡咯烷酮，使攪拌物粘度維持在7000mpa*s ；
e、漿料真空脫泡；以攪拌速度為20轉(zhuǎn)/分鐘反轉(zhuǎn)攪拌40分鐘，得到成品。
[0011]實施例2:新型鋰離子電池勻漿攪拌工藝，按質(zhì)量份將5份導(dǎo)電炭粉、95份活性物質(zhì)磷酸鐵鋰、3份粘結(jié)劑PVDF充分混合后的總干粉放入攪拌機進行攪拌，具體攪拌工藝如下；
a、干粉攪拌；以分散速度500轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度40轉(zhuǎn)/分鐘的情況下,攪拌15分鐘；
b、泥狀攪拌；將總干粉質(zhì)量的50%的溶劑N-甲基吡咯烷酮加入到攪拌機中，先以分散速度900轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度10轉(zhuǎn)/分鐘攪拌5分鐘；再以分散速度2000轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度60轉(zhuǎn)/分鐘攪拌10分鐘；然后以分散速度3200轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度100轉(zhuǎn)/分鐘攪拌60分鐘；此步攪拌速度由慢變快，且攪拌過程中每隔15min要暫停刮漿一次,共計2次；由于刮漿步驟為常規(guī)步驟，因此在此不再贅述；
C、高粘度攪拌；將總干粉質(zhì)量的24%的溶劑N-甲基吡咯烷酮加入到攪拌機中，以分散速度5000轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度90轉(zhuǎn)/分鐘攪拌40分鐘；每隔15分鐘一次暫停刮漿一次，共計2次；
d、粘度調(diào)整攪拌；以分散速度4500轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度90轉(zhuǎn)/分鐘攪拌40分鐘，攪拌過程中持續(xù)加入溶劑N-甲基吡咯烷酮，使攪拌物粘度維持在6000mpa*s ；
e、漿料真空脫泡；以攪拌速度為20轉(zhuǎn)/分鐘反轉(zhuǎn)攪拌40分鐘，得到成品。
[0012]實施例3:新型鋰離子電池勻漿攪拌工藝，按質(zhì)量份將I份導(dǎo)電炭粉、90份活性物質(zhì)磷酸鐵鋰、2份粘結(jié)劑PVDF請羅列一開始放入攪拌機的干粉的種類和配比關(guān)系)充分混合后的總干粉放入攪拌機進行攪拌，具體攪拌工藝如下；
a、干粉攪拌；以分散速度1000轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度40轉(zhuǎn)/分鐘的情況下,攪拌15分鐘；
b、泥狀攪拌；將總干粉質(zhì)量的50%的溶劑N-甲基吡咯烷酮加入到攪拌機中，先以分散速度900轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度10轉(zhuǎn)/分鐘攪拌5分鐘；再以分散速度2000轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度60轉(zhuǎn)/分鐘攪拌10分鐘；然后以分散速度3200轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度100轉(zhuǎn)/分鐘攪拌60分鐘；此步攪拌速度由慢變快，且攪拌過程中每隔15min要暫停刮漿一次,共計2次；由于刮漿步驟為常規(guī)步驟，因此在此不再贅述；
C、高粘度攪拌；將總干粉質(zhì)量的25%的溶劑N-甲基吡咯烷酮加入到攪拌機中，以分散速度5000轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度80轉(zhuǎn)/分鐘攪拌40分鐘；每隔15分鐘一次暫停刮漿一次，共計2次；
d、粘度調(diào)整攪拌；以分散速度4000轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度100轉(zhuǎn)/分鐘攪拌40分鐘，攪拌過程中持續(xù)加入溶劑N-甲基吡咯烷酮，使攪拌物粘度維持在10000mpa*s ；
e、漿料真空脫泡；以攪拌速度為20轉(zhuǎn)/分鐘反轉(zhuǎn)攪拌40分鐘，得到成品。
【權(quán)利要求】
1.新型鋰離子電池勻漿攪拌工藝，其特征在于:按質(zhì)量份將1-5份導(dǎo)電炭粉、90-100份活性物質(zhì)磷酸鐵鋰和1-5份粘結(jié)劑PVDF充分混合后的總干粉放入攪拌機進行攪拌，具體攪拌工藝如下； a、干粉攪拌；以分散速度500-1000轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度40-50轉(zhuǎn)/分鐘的情況下，攪拌15分鐘； b、泥狀攪拌；將總干粉質(zhì)量的50%的溶劑N-甲基吡咯烷酮加入到攪拌機中，先以分散速度900轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度10轉(zhuǎn)/分鐘攪拌5分鐘；再以分散速度2000轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度60轉(zhuǎn)/分鐘攪拌10分鐘；然后以分散速度3200轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度100轉(zhuǎn)/分鐘攪拌60分鐘； C、高粘度攪拌；將總干粉質(zhì)量的20-25%的溶劑N-甲基吡咯烷酮加入到攪拌機中，以分散速度4000-5000轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度80-100轉(zhuǎn)/分鐘攪拌40分鐘； d、粘度調(diào)整攪拌；以分散速度4000-5000轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度80-100轉(zhuǎn)/分鐘攪拌40分鐘，攪拌過程中持續(xù)加入溶劑N-甲基吡咯烷酮，使攪拌物粘度維持在6000-10000mpa*s ； e、漿料真空脫泡；以攪拌速度為20轉(zhuǎn)/分鐘反轉(zhuǎn)攪拌40分鐘，得到成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型鋰離子電池勻漿攪拌工藝，其特征在于:按質(zhì)量份將3份導(dǎo)電炭粉、94份活性物質(zhì)磷酸鐵鋰和3份粘結(jié)劑PVDF充分混合后的總干粉放入攪拌機進行攪拌，具體攪拌工藝如下； a、干粉攪拌；以分散速度800轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度45轉(zhuǎn)/分鐘的情況下,攪拌15分鐘； b、泥狀攪拌；將總干粉質(zhì)量的50%的溶劑N-甲基吡咯烷酮加入到攪拌機中，先以分散速度900轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度10轉(zhuǎn)/分鐘攪拌5分鐘；再以分散速度2000轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度60轉(zhuǎn)/分鐘攪拌10分鐘；然后以分散速度3200轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度100轉(zhuǎn)/分鐘攪拌60分鐘； C、高粘度攪拌；將總干粉質(zhì)量的22%的溶劑N-甲基吡咯烷酮加入到攪拌機中，以分散速度4500轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度90轉(zhuǎn)/分鐘攪拌40分鐘； d、粘度調(diào)整攪拌；以分散速度4500轉(zhuǎn)/分鐘和攪拌速度90轉(zhuǎn)/分鐘攪拌40分鐘，攪拌過程中持續(xù)加入溶劑N-甲基吡咯烷酮，使攪拌物粘度維持在6000-10000 mpa*s ； e、漿料真空脫泡；以攪拌速度為20轉(zhuǎn)/分鐘反轉(zhuǎn)攪拌40分鐘，得到成品。
3.、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型鋰離子電池勻漿攪拌工藝，其特征在于:在步驟b泥狀攪拌和步驟c高粘度攪拌過程中，每隔15分鐘刮漿一次，共刮2次。
【文檔編號】H01M4/04GK104201325SQ201410410625
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月20日
【發(fā)明者】邵漢琦, 江舟, 焦書仁, 張靈志, 夏旭明, 劉俊杰, 周峰 申請人:浙江中科立德新材料有限公司