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      制造用于負(fù)極制造的漿料的方法,制造用于鋰離子二次電池的負(fù)極的方法,用于鋰離子二...的制作方法_2

      文檔序號(hào):9308800閱讀:來(lái)源:國(guó)知局
      為等于或小于上限時(shí),由于不可逆容量的增加,有可能抑制初始 充電和放電效率的降低。此外,當(dāng)比表面積設(shè)置為等于或小于上限時(shí),有可能改善獲得的用 于負(fù)極制造的漿料的穩(wěn)定性。
      [0043] 當(dāng)比表面積設(shè)置為等于或大于下限時(shí),鋰離子插入和脫出的面積提高,和因此有 可能改善獲得的鋰離子二次電池的倍率特性。
      [0044] 此外,當(dāng)比表面積設(shè)置為上述范圍時(shí),有可能改善水基粘合劑的粘合性質(zhì)。
      [0045] 根據(jù)激光衍射散射型粒徑分布測(cè)量方法,在石墨材料(a)的體積-基準(zhǔn)粒度分布 中,平均粒度d5。未特別受限,但是平均粒度d5。優(yōu)選等于或大于IOMffl和等于或小于30Wn, 和更優(yōu)選等于或大于15Pm和等于或小于25Mm。當(dāng)平均粒度d5。在上述范圍內(nèi)時(shí),活性材料 的粘合性質(zhì)和分散性之間的平衡變得更加優(yōu)良。
      [0046] 當(dāng)根據(jù)本實(shí)施方案的用于負(fù)極制造的漿料的固體內(nèi)含物總量設(shè)置為100質(zhì)量份 時(shí),使用的石墨材料(a)的量?jī)?yōu)選等于或大于94質(zhì)量份和等于或小于98. 9質(zhì)量份,和更優(yōu) 選等于或大于95質(zhì)量份和等于或小于97. 9質(zhì)量份。
      [0047] (導(dǎo)電助劑(b)) 導(dǎo)電助劑(b)未特別受限,只要導(dǎo)電助劑(b)具有電子傳導(dǎo)性并改善電極的傳導(dǎo)性。本 實(shí)施方案的導(dǎo)電助劑(b)的實(shí)例包括碳材料,例如乙炔黑、科琴黑、炭黑、碳納米纖維,和具 有比用作活性材料的石墨的顆粒尺寸更小的石墨。這些導(dǎo)電助劑(b)可單獨(dú)使用或以它們 的兩種或更多種的組合使用。
      [0048] 當(dāng)用于負(fù)極制造的漿料的固體內(nèi)含物總量設(shè)置為100質(zhì)量份時(shí),使用的導(dǎo)電助劑 (b)的量?jī)?yōu)選等于或大于0. 1質(zhì)量份和等于或小于2. 0質(zhì)量份,和更優(yōu)選等于或大于0. 3質(zhì) 量份和等于或小于1. 2質(zhì)量份。
      [0049] 當(dāng)使用的導(dǎo)電助劑(b)的量在上述范圍內(nèi)時(shí),用于負(fù)極制造的漿料的可涂布性和 粘合劑的粘合性質(zhì)之間的平衡變得更加優(yōu)良。
      [0050] (增稠劑(C)) 增稠劑(C)未特別受限,只要增稠劑改善用于負(fù)極制造的漿料的可涂布性。增稠劑(C) 的實(shí)例包括水溶性聚合物,例如纖維素基聚合物,例如羧甲基纖維素、甲基纖維素和羥基丙 基纖維素,以及它們的銨鹽和堿金屬鹽;多元羧酸;聚環(huán)氧乙烷;聚乙烯基吡咯烷酮;聚丙 烯酸鹽例如聚丙烯酸鈉;和聚乙烯醇。
      [0051] 其中,至少一種優(yōu)選選自纖維素基聚合物、纖維素基聚合物的銨鹽和纖維素基聚 合物的堿金屬鹽,和更優(yōu)選羧甲基纖維素、羧甲基纖維素的銨鹽和羧甲基纖維素的堿金屬 鹽。
      [0052] 通過(guò)將粉末狀增稠劑溶解在水基介質(zhì)中,作為水溶液使用增稠劑(C)。據(jù)此,有可 能改善增稠劑(C)的分散性,不會(huì)阻礙石墨材料(a)和導(dǎo)電助劑(b)之間的接觸。
      [0053] 對(duì)溶解增稠劑(C)的水基介質(zhì)沒(méi)有特別限制,只要水基介質(zhì)可溶解增稠劑(C),和 可使用蒸餾水、離子交換水、城市用水、工業(yè)用水等。其中,優(yōu)選蒸餾水或離子交換水。此外, 對(duì)水具有高親水性質(zhì)的溶劑,例如醇,可與水混合。
      [0054] 上述增稠劑(C)可單獨(dú)使用或以它們的兩種或更多種的組合使用。當(dāng)用于負(fù)極制 造的漿料的固體內(nèi)含物總量設(shè)置為1〇〇質(zhì)量份時(shí),使用的增稠劑(C)的量?jī)?yōu)選等于或大于 〇. 5質(zhì)量份和等于或小于2. 0質(zhì)量份,更優(yōu)選等于或大于0. 8質(zhì)量份和等于或小于1. 7質(zhì)量 份,和更優(yōu)選等于或大于0.8質(zhì)量份和等于或小于1.5質(zhì)量份。當(dāng)使用的增稠劑(c)的量 在上述范圍內(nèi)時(shí),用于負(fù)極制造的漿料的可涂布性和粘合劑的粘合性質(zhì)之間的平衡變得更 加優(yōu)良。
      [0055] (水基粘合劑(d)) 水基粘合劑(d)未特別受限,只要可形成電極,并提供足夠的電化學(xué)穩(wěn)定性,和它們的 實(shí)例包括聚丙烯酸、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、丁苯橡膠、聚酰亞胺等。這些水基粘合劑 (d)可單獨(dú)使用或以它們的兩種或更多種的組合使用。其中,優(yōu)選丁苯橡膠。
      [0056] 此外,在本實(shí)施方案中,水基粘合劑(d)代表能分散在水基介質(zhì)中形成水性乳液 的粘合劑。
      [0057]當(dāng)用于負(fù)極制造的漿料的固體內(nèi)含物總量設(shè)置為100質(zhì)量份時(shí),使用的水基粘合 劑(d)的量?jī)?yōu)選等于或大于0. 5質(zhì)量份和等于或小于3. 0質(zhì)量份,和更優(yōu)選等于或大于I. 0 質(zhì)量份和等于或小于2. 5質(zhì)量份。
      [0058] 通過(guò)將粉末狀粘合劑分散在水基介質(zhì)中,作為水性乳液使用水基粘合劑(d)。據(jù) 此,有可能改善水基粘合劑(d)的分散性,不會(huì)阻礙石墨材料(a)和導(dǎo)電助劑(b)之間的接 觸。
      [0059] 對(duì)分散水基粘合劑(d)的水基介質(zhì)沒(méi)有特別限制,只要水基介質(zhì)可分散水基粘合 劑(d),和可使用蒸餾水、離子交換水、城市用水、工業(yè)用水等。其中,優(yōu)選蒸餾水或離子交換 水。此外,對(duì)水具有高親水性質(zhì)的溶劑,例如醇,可與水混合。
      [0060] 用于負(fù)極制造的漿料的制造方法〉 下面,根據(jù)本實(shí)施方案,將給出制造用于負(fù)極制造的漿料的方法的描述。
      [0061] 根據(jù)該實(shí)施方案的制造用于負(fù)極制造的漿料的方法,是制造用于鋰離子二次電池 負(fù)極制造的漿料的方法,所述漿料包含石墨材料(a)、導(dǎo)電助劑(b)、增稠劑(c)和水基粘合 劑(d)。所述方法至少包括如下所述的過(guò)程(A)、過(guò)程(B)和過(guò)程(C)。
      [0062] (A)將石墨材料(a)和導(dǎo)電助劑(b)干混以制備包含所述石墨材料(a)和所述導(dǎo) 電助劑(b)的混合物的過(guò)程; (B) 向所述混合物中添加包含增稠劑(c)的水性溶液,和將所得的混合物濕混以制備 漿料前體的過(guò)程; (C) 向所述漿料前體中添加包含水基粘合劑(d)的水性乳液,并且此外將所得的混合 物濕混以制備用于負(fù)極制造的漿料的過(guò)程。
      [0063] 在下文中,將描述相應(yīng)過(guò)程。
      [0064] ((A)制備混合物的過(guò)程) 在制備混合物的過(guò)程(A)中,將石墨材料(a)和導(dǎo)電助劑(b)干混(還稱為干共混) 以制備粉末混合物。
      [0065] 在本實(shí)施方案中,當(dāng)過(guò)程(A)實(shí)施時(shí),在過(guò)程(B)和過(guò)程(C)中,有可能提高組成 用于負(fù)極制造的漿料的相應(yīng)材料的分散性,甚至在低的攪拌速率下。
      [0066] 根據(jù)本發(fā)明人實(shí)施的研究,發(fā)現(xiàn)當(dāng)以類似于專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2描述的制造 方法的方式,將強(qiáng)剪切應(yīng)用于包含增稠劑的漿料時(shí),在漿料中的增稠劑的分子鏈被切斷。
      [0067] 因此,本發(fā)明人還進(jìn)行了徹底的研究。結(jié)果,本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)當(dāng)實(shí)施過(guò)程(A)時(shí),有 可能提高組成用于負(fù)極制造的漿料的相應(yīng)材料的分散性,同時(shí)抑制增稠劑(c)在過(guò)程(B) 和過(guò)程(C)中的分子鏈的切斷。此外,本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)按此方式獲得的用于負(fù)極制造的漿 料在儲(chǔ)存穩(wěn)定性上優(yōu)良,和包括通過(guò)使用漿料獲得的負(fù)極的鋰離子二次電池在電池特性上 優(yōu)良,而且他實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明。
      [0068] 對(duì)于實(shí)施干混的混合器,優(yōu)選使用行星運(yùn)動(dòng)式混合器,和更優(yōu)選行星運(yùn)動(dòng)式行星 混合器。當(dāng)使用混合器時(shí),有可能充分混合石墨材料(a)和導(dǎo)電助劑(b),同時(shí)抑制石墨材 料(a)和導(dǎo)電助劑(b)散開(kāi)。此外,行星運(yùn)動(dòng)式混合器代表具有旋轉(zhuǎn)功能和軌道繞轉(zhuǎn)功能 作為攪拌機(jī)制的混合器。行星運(yùn)動(dòng)式行星混合器代表包括具有旋轉(zhuǎn)功能和軌道繞轉(zhuǎn)功能作 為攪拌機(jī)制的葉片。
      [0069] 在過(guò)程(A)的干混期間,旋轉(zhuǎn)速度優(yōu)選在等于或大于0. 12m/秒且等于或小于 0. 30m/秒的范圍內(nèi),和更優(yōu)選等于或大于0. 13m/秒且等于或小于0. 26m/秒。
      [0070] 當(dāng)在過(guò)程(A)中的干混期間的旋轉(zhuǎn)速度在上述范圍內(nèi)時(shí),有可能充分混合石墨材 料(a)和導(dǎo)電助劑(b),并抑制石墨材料(a)和導(dǎo)電助劑(b)散開(kāi)。
      [0071] 此外,在過(guò)程(A)中的干混期間,軌道速度優(yōu)選在等于或大于0. 04m/秒且等于或 小于0.IOm/秒的范圍內(nèi),和更優(yōu)選等于或大于0. 05m/秒且等于或小于0. 09m/秒。
      [0072] 當(dāng)在過(guò)程(A)中的干混期間的軌道速度在上述范圍內(nèi)時(shí),有可能充分混合石墨材 料(a)和導(dǎo)電助劑(b),并抑制石墨材料(a)和導(dǎo)電助劑(b)散開(kāi)。
      [0073] 在過(guò)程(A)中的干混期間,攪拌時(shí)間未特別受限,和例如等于或大于5分鐘且等于 或小于1小時(shí)。
      [0074] 在過(guò)程(A)中的干混期間,溫度未特別受限,和例如等于或大于15°C且等于或小 于 30°C。
      [0075] ((B)制備漿料前體的過(guò)程) 在制備漿料前體的過(guò)程(B)中,包含增稠劑(c)的水性溶液添加到在過(guò)程(A)中獲得 的混合物中,和所得的混合物經(jīng)濕混以制備漿料前體。
      [0076] 對(duì)于實(shí)施濕混的混合器,優(yōu)選使用行星運(yùn)動(dòng)式混合器,和更優(yōu)選行星運(yùn)動(dòng)式行星 混合器。當(dāng)使用該混合器時(shí),有可能在低速度下實(shí)施攪拌時(shí)實(shí)施充分的混合。因此,有可能 提高組成用于負(fù)極制造的漿料的各個(gè)材料的分散性,同時(shí)抑制由于攪拌和混合,增稠劑(C) 的分子鏈的切斷。此外,結(jié)果是,由于儲(chǔ)存穩(wěn)定性,有可能獲得更優(yōu)良的用于負(fù)極制造的漿 料。
      [0077] 此外,獲得的用于負(fù)極制造的漿料的分散性更優(yōu)良,和因此當(dāng)使用用于負(fù)極制造 的漿料時(shí),有可能獲得更均勻的負(fù)極活性材料層。因此,有可能獲得電池特性更優(yōu)良的鋰離 子二次電池。
      [0078] 在過(guò)程(B)中的濕混期間,旋轉(zhuǎn)速度優(yōu)選在等于或大于0.35m/秒且等于或小于 0. 60m/秒的范圍內(nèi),和更優(yōu)選等于或大于0. 40m/秒且等于或小于0. 55m/秒。
      [0079] 當(dāng)在過(guò)程(B)中的濕混期間,旋轉(zhuǎn)速度在上述范圍內(nèi)時(shí),有可能提高組成用于負(fù) 極制造的漿料的相應(yīng)材料的分散性,同時(shí)還抑制增稠劑(c)的分子鏈的切斷。
      [0080] 此外,在過(guò)程(B)中的濕混期間,軌道速度優(yōu)選在等于或大于0. 12m/秒且等于或 小于0. 20m/秒的范圍內(nèi),和更優(yōu)選在等于或大于0. 14m/秒且等于或小于0. 18m/秒的范圍 內(nèi)。
      [0081] 當(dāng)在過(guò)程(B)的濕混期間,軌道速度在上述范圍內(nèi)時(shí),有可能提高組成用于負(fù)極 制造的漿料的相應(yīng)材料的分散性,同時(shí)還抑制增稠劑(c)的分子鏈的切斷。
      [0082] 此外,在過(guò)程(B)中,優(yōu)選調(diào)節(jié)漿料前體的固體內(nèi)含物濃度,以便滿足以下表達(dá)式 ⑴的條件。
      [0083] -X/2+71. 0 彡Y彡-X/2+75. 5 (1
      當(dāng)前第2頁(yè)1 2 3 4 5 
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