專利名稱：一種鋰離子電池漿料制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鋰離子電池漿料的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著鋰離子電池的發(fā)展，特別是動力鋰離子電池的廣泛應(yīng)用，對電池的均一性、自 放電水平提出了更高的要求，漿料是否均一、穩(wěn)定直接影響涂布的質(zhì)量，因此，漿料分散工 藝引起了廣泛的關(guān)注。傳統(tǒng)的漿料分散工藝制備得到的漿料，均勻性通常不夠理想，放置一段時(shí)間后容 易出現(xiàn)分層，漿料粘度變化大。且傳統(tǒng)的漿料分散工藝通常是含有活性材料與導(dǎo)電劑的干 混過程，而干混過程阻力大，會增加材料與攪拌漿與攪拌桶壁的摩擦，一方面對設(shè)備的損耗 增加，另一方面，攪拌槳與攪拌桶壁多由金屬材料制成，干混會增加引入金屬雜質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)， 使電池自放電增加，嚴(yán)重的會帶來安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的主要技術(shù)問題是，提供一種能有效分散漿料、減小漿料長期放置 后的粘度變化、避免出現(xiàn)沉降的鋰離子電池漿料制備方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種鋰離子電池漿料制備方法，包括將活性材 料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑及溶劑進(jìn)行混合的步驟，所述進(jìn)行混合的步驟包括a、將粘結(jié)劑與溶劑混合形成膠液；b、將膠液分次與活性材料或者活性材料及導(dǎo)電劑的混合物相混合。在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述步驟b是指先將部分膠液與活性材料混 合，然后加入導(dǎo)電劑充分混合，之后再加入剩余膠液進(jìn)行混合。在本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述步驟b是指先將部分膠液與活性材料混 合，然后再同時(shí)加入導(dǎo)電劑及剩余膠液充分混合。在本發(fā)明第三個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述步驟b是指先將部分膠液與活性材料混 合，然后再同時(shí)加入導(dǎo)電劑及部分膠液混合，再加入剩余膠液充分混合成漿。上述先將部分膠液與活性材料混合優(yōu)選是指先將所有膠液量的10 50%與活性 材料混合。本發(fā)明的漿料制備方法對于正負(fù)極漿料都適合。由于采用了上述技術(shù)方案，使本發(fā)明具備的有益效果在于本發(fā)明提供了一種有效地分散漿料的工藝，其相對于傳統(tǒng)的分散方法有以下優(yōu)點(diǎn)。1.不含有干混過程，干混過程阻力大，會增加材料與攪拌漿與攪拌桶壁的摩擦，一 方面對設(shè)備的損耗增加，另一方面，攪拌槳與攪拌桶壁多由金屬材料制成，干混會增加引入 金屬雜質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)，使電池自放電增加，嚴(yán)重的會帶來安全隱患；2.本發(fā)明采用膠液分步加入，先使部分粘結(jié)劑與活性材料接觸，讓活性材料表面均勻分散、吸附一些必要的粘結(jié)劑，混合物粘度不會過大，使得后來加入導(dǎo)電劑時(shí)，導(dǎo)電劑 不會吸附過多的粘結(jié)劑，從而更容易分散到活性材料中形成均一、穩(wěn)定的漿料。利用本發(fā)明方法制備的漿料均勻性好，放置一段時(shí)間不分層且粘度變化小。
具體實(shí)施例方式鋰離子電池漿料的制備，通常是包括將活性材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑及溶劑進(jìn)行混 合。本發(fā)明的漿料制備方法，是采用先將粘結(jié)劑粉末與溶劑混合成膠液，然后在后續(xù)的混合 步驟中將膠液分次加入。比如，在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，采用將顆粒大的活性材料與部分膠液先 混合，再加入顆粒小、比表面積大的導(dǎo)電劑進(jìn)行混合，最后加入剩余的部分膠液進(jìn)行混合形 成均一穩(wěn)定的漿料?；蛘?，也可以采用將顆粒大的活性材料與部分膠液先混合，再將導(dǎo)電劑以及剩余 的部分膠液一起加入進(jìn)行混合的方式。或者，也可以采用將顆粒大的活性材料與部分膠液 先混合，再將導(dǎo)電劑以及剩余的部分膠液進(jìn)行混合，留一部分膠液最后加入混合的方式。相 比較而言，前者漿料混合的均勻性更好，為本發(fā)明更優(yōu)選的方案。本發(fā)明的漿料制備方法，對于正負(fù)極漿料都適合。采用本發(fā)明的方法時(shí)，活性材 料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑以及溶劑種類的適用范圍也較廣，比如適用的材料中正極活性材料包括(一種或混合)LiCo02，LiMn2O4, LiNiO2,鋰鎳鈷氧，鋰鎳鈷錳 氧，鋰鎳鈷鋁氧，LiFePO4等等；導(dǎo)電劑包括(一種或混合)炭黑類，碳纖維，碳納米管，石墨類；負(fù)極活性材料包括(一種或混合)石墨，鈦酸鋰，硬碳，硅或硅合金等；粘結(jié)劑包括(一種或混合):SBR，CMC, PVDF,聚丙烯酸酯，聚氨酯等等；溶劑包括(一種或混合)水或NMP。本發(fā)明的方法，能夠有效分散漿料，其相對于傳統(tǒng)的分散方法有以下優(yōu)點(diǎn)1.不含有材料的干混過程。干混過程阻力大，會增加材料與攪拌漿與攪拌桶壁的 摩擦，一方面對設(shè)備的損耗增加，另一方面，攪拌槳與攪拌桶壁多由金屬材料制成，干混會 增加引入金屬雜質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)，使電池自放電增加，嚴(yán)重的會帶來安全隱患。2.膠液分步加，比如可以第一次加入10 50%，對活性材料進(jìn)行潤濕，第二次加 入剩余的膠液。導(dǎo)電劑有很大的比表面積，容易與有機(jī)高分子的粘結(jié)劑形成很強(qiáng)的結(jié)構(gòu)， 過早和過多的使導(dǎo)電劑與粘結(jié)劑接觸，會使導(dǎo)電劑周圍粘附了大量的非導(dǎo)電性粘結(jié)劑，粘 度增加而很難與活性材料進(jìn)行均勻的分散，使導(dǎo)電效果變差。本發(fā)明采用先使部分粘結(jié)劑 與活性材料接觸，讓活性材料表面均勻分散、吸附一些必要的粘結(jié)劑，使得后來加入導(dǎo)電劑 時(shí)，導(dǎo)電劑不會吸附過多的粘結(jié)劑，從而更容易分散到活性材料中形成均一、穩(wěn)定的漿料。本發(fā)明的方法創(chuàng)新性地在漿料制備過程中采用膠液分次加入，并且導(dǎo)電劑與活性 材料之間沒有干混過程，突破了本技術(shù)領(lǐng)域中，在制漿過程將固體材料先混合并且膠液一 次性加入的常規(guī)思維，取得了顯著的效果。利用本發(fā)明的方法制備的漿料均勻性好，放置一 段時(shí)間不分層，粘度變化小。下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例1
將PVDF粉末分散到NMP溶劑中，分散2個(gè)小時(shí)形成膠液，所形成的膠液中PVDF固 體含量范圍可以為3% 10% (重量百分含量)，本實(shí)施例為3%。根據(jù)本領(lǐng)域常規(guī)的鋰離子電池負(fù)極的配方用量比例，將石墨與上述分散好的膠液 的50%混合，分散1. 5個(gè)小時(shí)，然后加入炭黑導(dǎo)電劑，分散1個(gè)小時(shí)，最后加入剩余的50% 膠液分散2小時(shí)成漿。實(shí)施例2 將PVDF粉末分散到NMP溶劑中，分散2個(gè)小時(shí)形成膠液，所形成的膠液中PVDF固 體含量范圍可以為3% 10% (重量百分含量)，本實(shí)施例為10%。根據(jù)本領(lǐng)域常規(guī)的鋰離子電池鈷酸鋰正極的配方用量比例，將鉆酸鋰與上述分散 好的膠液的50%混合，分散1. 5個(gè)小時(shí)，然后加入炭黑導(dǎo)電劑，分散1個(gè)小時(shí)，最后加入剩余 的50%膠液分散2小時(shí)成漿。實(shí)施例3 將CMC粉末分散到水中，分散3個(gè)小時(shí)形成膠液，所形成的膠液中CMC固體含量范 圍可以為0.5% 5% (重量百分含量)，本實(shí)施例為1%。根據(jù)本領(lǐng)域常規(guī)的鋰離子電池石墨負(fù)極的配方用量比例，將石墨與上述分散好的 CMC膠液的45%混合，分散1. 5個(gè)小時(shí)，然后加入碳黑導(dǎo)電劑，同時(shí)加入剩余的55% CMC膠 液分散2小時(shí)，再加入按常規(guī)配方比例量的SBR膠液(濃度為45-55% )混合成漿。實(shí)施例4:將PVDF粉末分散到NMP中，分散2個(gè)小時(shí)形成膠液，所形成的膠液中PVDF固體含 量范圍可以為3% 10% (重量百分含量)，本實(shí)施例為5%。根據(jù)本領(lǐng)域常規(guī)的鋰離子電池錳酸鋰正極的配方用量比例，將LiMn2O4與上述分 散好的膠液的35%混合，分散1. 5個(gè)小時(shí)，然后加入石墨導(dǎo)電劑，同時(shí)加入10% -50%的膠 液進(jìn)行混合，分散2個(gè)小時(shí)，最后加入剩余的膠液分散1小時(shí)成漿實(shí)施例5 將PVDF粉末分散到NMP溶劑中，分散2個(gè)小時(shí)形成膠液，所形成的膠液中PVDF固 體含量范圍可以為3% 10% (重量百分含量)，本實(shí)施例為8%。根據(jù)本領(lǐng)域常規(guī)的鋰離子電池鈷酸鋰正極的配方用量比例，將鈷酸鋰與上述分散 好的膠液的50%混合，分散1. 5個(gè)小時(shí)，然后加入炭黑導(dǎo)電劑，同時(shí)加入剩余的50%膠液分 散2小時(shí)成漿。對比例1 將石墨與炭黑導(dǎo)電劑混合，石墨及炭黑導(dǎo)電劑的用量與實(shí)施例1中相同，分散1. 5 個(gè)小時(shí)，然后加入通常配方的NMP總量的10-50%，分散1個(gè)小時(shí)，最后加入膠液分散2小時(shí) 成漿。所用膠液是將與實(shí)施例1中相同量的PVDF溶于剩余NMP溶劑構(gòu)成，NMP的總用量與 實(shí)施例1中相同。對比例2:將鈷酸鋰與炭黑導(dǎo)電劑混合，鈷酸鋰與炭黑導(dǎo)電劑用量與實(shí)施例2中相同，分散 1. 5個(gè)小時(shí)，然后加入通常配方的NMP總量的10-50%，分散1個(gè)小時(shí)，最后加入膠液分散2 小時(shí)成漿。所用膠液是將與實(shí)施例2中相同量的PVDF溶于剩余NMP溶劑構(gòu)成，NMP的總用 量與實(shí)施例1中相同。
對比例3:將石墨與碳黑導(dǎo)電劑混合，石墨與碳黑導(dǎo)電劑用量與實(shí)施例3中相同，分散1.5個(gè) 小時(shí)，然后加入通常配方溶劑水的10-50%，分散1個(gè)小時(shí)，最后加入CMC膠液和SBR膠液分 散2小時(shí)成漿。所用CMC膠液是將與實(shí)施例3中相同量所用的CMC溶于剩余溶劑水構(gòu)成， SBR膠液及用量與實(shí)施例3中相同，溶劑水的總用量與實(shí)施例3中相同。實(shí)驗(yàn)結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池漿料制備方法，包括將活性材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑及溶劑進(jìn)行混合的 步驟，其特征在于所述將活性材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑及溶劑進(jìn)行混合的步驟包括a、將粘結(jié)劑與溶劑混合形成膠液；b、將膠液分次與活性材料或者活性材料及導(dǎo)電劑的混合物相混合。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟b是指先將部分膠液與活性材料 混合，然后加入導(dǎo)電劑充分混合，之后再加入剩余膠液進(jìn)行混合。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟b是指先將部分膠液與活性材料 混合，然后再同時(shí)加入導(dǎo)電劑及剩余膠液充分混合，或者先將部分膠液與活性材料混合，然 后再同時(shí)加入導(dǎo)電劑及部分膠液充分混合，最后加入剩余膠液進(jìn)行混合。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述先將部分膠液與活性材料混合是指先 將所有膠液量的10 50%與活性材料混合。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述先將部分膠液與活性材料混合是指先 將所有膠液量的10 50%與活性材料混合。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述活性材料是指正極活性 材料或者負(fù)極活性材料。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述正極活性材料包括LiCo02、LiMn2O4, LiNiO2、鋰鎳鈷氧、鋰鎳鈷錳氧、鋰鎳鈷鋁氧、LiFePO4中的至少一種；所述負(fù)極活性材料包 括石墨、鈦酸鋰、硬碳、硅、硅合金中的至少一種。
8.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述導(dǎo)電劑包括炭黑類導(dǎo)電 劑、碳纖維導(dǎo)電劑、碳納米管導(dǎo)電劑、石墨類導(dǎo)電劑中的至少一種。
9.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述粘結(jié)劑包括SBR、CMC、 PVDF、聚丙烯酸酯、聚氨酯中的至少一種。
10.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述溶劑包括水或N-甲基 吡咯烷酮(NMP)中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋰離子電池漿料制備方法，包括將活性材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑及溶劑進(jìn)行混合的步驟，包括a、將粘結(jié)劑與溶劑混合形成膠液；b、將膠液分次與活性材料或者活性材料及導(dǎo)電劑的混合物相混合。利用本發(fā)明方法制備的漿料均勻性好，放置一段時(shí)間不分層且粘度變化小。
文檔編號H01M4/139GK102044661SQ20091020874
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者毛煥宇, 鄭榮鵬, 馬忠龍 申請人:比克國際(天津)有限公司, 深圳市比克電池有限公司