一種鋰電池負(fù)極漿料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及裡離子電池領(lǐng)域，具體為一種負(fù)極材料漿料的制備工藝及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前隨著全球性石油資源緊缺與氣候環(huán)境的不斷惡化，人類社會發(fā)展面臨著嚴(yán)峻 的挑戰(zhàn)。發(fā)展清潔節(jié)能的新能源汽車受到世界各國的高度重視。新能源汽車的發(fā)展，關(guān)鍵 在其動力電源。裡離子電池具有能量密度大、自放電小、無記憶效應(yīng)、工作電壓范圍寬、使用 壽命長、無環(huán)境污染等優(yōu)點，是目前新能源汽車主要的動力電源。
[0003] 裡離子電池一般包括正極片、負(fù)極片、間隔于正極片和負(fù)極片之間的隔膜。正極 極片包括正極集流體和涂布在正極集流體上的正極膜片，負(fù)極片包括負(fù)極集流體和涂布在 負(fù)極集流體上的負(fù)極膜片。電極極片制備時，首先將活性物質(zhì)巧日鉆酸裡、石墨等)、導(dǎo)電劑 巧日乙烘黑，碳納米管、碳纖維等)、粘接劑巧日聚偏氣乙締、聚乙締基化咯燒酬、簇甲基纖維 素鋼、下苯橡膠乳液等）和溶劑巧日N-甲基化咯燒酬、水等）一起制成電極漿料，再將其按要 求涂覆在集流體表面，然后進(jìn)行干燥，得到電池極片。
[0004] 其中電極漿料的性能對裡離子電池的性能有著重要的影響。電極漿料中各組分分 散得越均勻，極片便具有越好的加工性能，且電極各處的阻抗分布均勻，在充放電時活性物 質(zhì)的作用可W發(fā)揮得越大，其平均克容量發(fā)揮將會有所提升，從而提升全電池的性能。 陽〇化]實際應(yīng)用上，傳統(tǒng)的負(fù)極漿料制備方法是將導(dǎo)電劑用增稠劑溶液進(jìn)行高轉(zhuǎn)速的雙 行星式分散，然后加入負(fù)極活性物質(zhì)，進(jìn)行一定時間的攬拌后，再加入粘結(jié)劑經(jīng)短時間攬拌 得到最終負(fù)極漿料。此種方法首先對導(dǎo)電劑的分散需要長時間處理，耗時長且分散狀態(tài)并 不理想，尤其是對于采用碳納米管（CNT)、石墨締等為導(dǎo)電劑的漿料制備；其次傳統(tǒng)工藝需 要在漿料制備過程中，對攬拌體系一直保持抽真空狀態(tài)，造成漿料體系內(nèi)部溫度易升高，同 時又在外部加循環(huán)水進(jìn)行冷卻，因此對設(shè)備的要求和磨損都很高。W上導(dǎo)致漿料制備效率 低、穩(wěn)定性差、效果不理想，對后續(xù)極片的制備、裡電池的性能都會造成影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種裡電池負(fù)極漿料的制備方法， W實現(xiàn)在較短時間內(nèi)對漿料各組分均勻分散，其制備出的漿料均勻性好，穩(wěn)定性優(yōu)異，同時 其制備的電池極片粘附力得到提高，并因此提高電池的一致性及其電池的電化學(xué)性能。為 了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案： 步驟1、增稠劑溶液制備：將增稠劑簇甲基纖維素鋼（CMC)按一定比例加入去離子水溶 劑中，用攬拌機溶解均勻，取出備用，時間為60~100分鐘； 步驟2、分散粉體：將負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑按比例加入攬拌桶攬拌分散，時間為30~ 40分鐘，并在時間1/2和結(jié)束時，刮攬拌獎和桶體上的粉體； 步驟3、高粘度攬拌：加入增稠劑溶液總量的55%~60%到上述攬拌后的粉體中，攬拌 分散，時間為60~70分鐘，并在時間1/3、2/3和結(jié)束時，刮攬拌獎和桶體上的漿料，漿料溫 度控制在25~35°C之間； 步驟4、低粘度攬拌：加入增稠劑溶液總量的35~30%到上述高粘度攬拌后的漿料中， 攬拌分散，時間為60~70分鐘，并在時間1/3、2/3和結(jié)束時，刮攬拌獎和桶體上的漿料，漿 料溫度控制在25~35°C之間； 步驟5、粘度測試：將上述步驟低粘度攬拌的漿料粘度進(jìn)行粘度測試，如在正常范圍 2000~SOOOMpa?S，直接進(jìn)入下一步；如超過上述范圍，則添加增稠劑溶液總量的5%~ 10%，再攬拌分散，時間為30~40分鐘，并在時間1/2和結(jié)束時，刮攬拌獎和桶體上的漿料， 再檢測漿料粘度，達(dá)到粘度范圍要求即可進(jìn)入下一步； 步驟6、粘結(jié)劑添加：加入粘結(jié)劑，攬拌分散； 步驟7、在低速攬拌狀態(tài)下，對桶體進(jìn)行抽真空，真空度為-0. 09~-0.IMPa,時間為 15~30分鐘，即得到本發(fā)明方法所制備的負(fù)極漿料。
[0007] 本發(fā)明采用W上技術(shù)方案，其優(yōu)點在于，裡離子電池正、負(fù)電極由兩種不同的裡離 子嵌入化合物組成，充電時，裡離子從正極脫嵌經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富裡態(tài)，正 極處于貧裡態(tài)；放電時則相反，裡離子從負(fù)極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入正極，正極處于富裡態(tài)。 因此負(fù)極的性能決定了裡電池倍率放電性能的優(yōu)異與否。本發(fā)明先將負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電 劑進(jìn)行攬拌分散，避免了導(dǎo)電劑在漿料中產(chǎn)生團(tuán)聚，前期采用高粘度攬拌分散，攬拌獎對漿 料的機械作用力(擠壓、碰撞、摩擦）大，能起到很好的分散效果，再采用低粘度攬拌，使各組 分徹底被分散開。因此采用本發(fā)明提供的裡電池負(fù)極漿料所制得的裡電池，具有內(nèi)阻低，高 倍率放電不易發(fā)熱，安全性能高等優(yōu)點。
[000引優(yōu)選的，上述步驟1中負(fù)極活性物質(zhì)為人造石墨、天然石墨、鐵酸裡、硬碳、中間相 碳微球、裡過渡金屬氮化物和過渡金屬氧化物、單質(zhì)娃或錫、娃碳或錫碳復(fù)合材料中的一種 或多種混合物。
[0009] 優(yōu)選的，上述步驟1中導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電石墨、碳納米管、碳纖維、石墨締中 的一種或多種混合物。
[0010] 優(yōu)選的，上述步驟1和步驟2中，負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、增稠劑、粘結(jié)劑各組分的 質(zhì)量比依次為（90-97) :(1-4) :(1-5) :(1-3)，溶劑為上述各組分總量的80%~120%。
[0011] 優(yōu)選的，上述各步驟中，攬拌設(shè)備是雙行星真空攬拌機，漿料溫度是利用向行星攬 拌桶通入相應(yīng)溫度的恒溫循環(huán)水的方法來控制的。
[0012] 本發(fā)明的有益效果是： 1、 制備時間短：本發(fā)明負(fù)極漿料制備時間全程約為265~380分鐘，且在后續(xù)制備過程 中，通過幾次實際經(jīng)驗的積累，可省略粘度測試步驟，直接進(jìn)入最后真空消泡過程，由此可 節(jié)省30~40分鐘，如有多臺設(shè)備先制備好增稠劑溶液，又可節(jié)省60~100分鐘，相比常規(guī) 負(fù)極漿料制備工藝約7~9小時的時間，大大提高了生產(chǎn)效率； 2、 設(shè)備磨損小：本發(fā)明只在最后真空消泡過程中才需要對桶體進(jìn)行抽真空，相比傳統(tǒng) 工藝需要在漿料制備過程中，對攬拌體系一直保持抽真空狀態(tài)，造成攬拌過程中熱量難散 發(fā)，漿料溫度易升高的弊端，具有實質(zhì)性改善效果，短時間抽真空處理降低設(shè)備負(fù)擔(dān)，減小 設(shè)備磨損； 3、 生產(chǎn)能耗低：本發(fā)明所制得的負(fù)極漿料固含量約為45~55%，相比常規(guī)制備工藝，具 有高固含量、低粘度的特點，因此使用的水的比例也相應(yīng)減少，降低了后續(xù)涂布過程中對水 分蒸發(fā)所需的能耗。
【附圖說明】
[0013] 圖1是實施例1與對比例1的循環(huán)測試容量保持率對比圖。
[0014] 圖2是實施例1與對比例1的5C倍率放電曲線對比圖。
[0015] 圖3是實施例2與對比例2的循環(huán)測試容量保持率對比圖。
[0016] 圖4是實施例2與對比例2的5C倍率放電曲線對比圖。
[0017]
【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的較優(yōu)的實施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明： 實施例1 W人造石墨為負(fù)極活性物質(zhì)，SP為導(dǎo)電劑，按石墨：SP:CMC:SBR=94. 0 :1. 5 :2. 0 :2. 5 的質(zhì)量比，溶劑去離子水為上述各組分總量的100%。制備步驟如下： 1、 將增稠劑CMC加入去離子水溶劑中，用攬拌機溶解均勻，取出備用，時間為60分鐘； 2、 將負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑加入攬拌桶攬拌分散，時間為30分鐘，并在時間15分鐘和 30分鐘時，刮攬拌獎和桶體上的粉體； 3、 加入增稠劑溶液總重量的55%到上述攬拌后的粉體中，攬拌分散，時間為60分鐘，并 在時間20分鐘、40分鐘和60分鐘時，刮攬拌獎和桶體上的漿料，漿料溫度控制在25~35°C 之間； 4、 加入增稠劑溶液總量的35%到上述高粘度攬拌后的漿料中，攬拌分散，時間為60分 鐘，并在時間20分鐘、40分鐘和60分鐘時，刮攬拌獎和桶體上的漿料，漿料溫度控制在 25~35°C之間； 5、 將上述步驟攬拌的漿料粘