專利名稱：適用于涂布工藝的鋰錳正極漿料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種一次性鋰錳電池領(lǐng)域，更具體地說它是一種適用于涂布工藝的鋰錳正極漿料。本發(fā)明還涉及這種鋰錳正極漿料的制備方法。背景技一次鋰錳電池由于具備高容量、高電壓和長壽命的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于智能三表(水表、電表和氣表)和其他工業(yè)儀器、儀表中。為提高產(chǎn)品品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本和擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，利用新式的涂布工藝取代傳統(tǒng)的壓膜工藝是鋰錳電池行業(yè)的發(fā)展趨勢。兩種工藝制作正極片的方法截然不同，對正極漿料在流動性、黏度和固含量方面的要求差異也非常大，以PTFE (聚四氟乙烯樹脂)為粘合劑的配方體系根本無法配制出滿足涂布要求的漿料，其中存在的主要問題是，漿料中的固液成分分層現(xiàn)象明顯，漿料與鋁箔之間不具備足夠的附著力，導(dǎo)致正極片無法成型，因此需要針對涂布工藝的特性開發(fā)一種合適的配方。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有背景技術(shù)的不足之處，而提供一種適用于涂布工藝的鋰錳正極漿料。它解決正極漿料固液分層和正極料與鋁箔基體附著力不夠的問題，同時(shí)又不對電池的放電性能造成負(fù)面影響。本發(fā)明的目的是通過如下措施來達(dá)到的鋰錳電池正極漿料，其特征在于各成分及其在總量中的重量百分比為電解二氧化錳43_48%，導(dǎo)電炭黑1_2%，膠體石墨1_2%，羧甲基纖維素鈉0. 5-1%，丁苯橡膠乳液2-3%，去離子水45-50%。
在上述技術(shù)方案中，所述電解二氧化錳純度為91%。在上述技術(shù)方案中，所述丁苯橡膠乳液固含量為60%。在上述技術(shù)方案中，所述電解二氧化錳45kg，導(dǎo)電炭黑1. 4kg，膠體石墨I(xiàn). 9kg，羧甲基纖維素鈉0. 8kg, 丁苯橡膠乳液2. 4kg,去離子水48. 5L (優(yōu)選的技術(shù)方案)。適用于涂布工藝的鋰錳正極漿料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟(I)、稱取電解二氧化錳置于380°C烘箱中烘烤12h后冷卻至室溫待用；(2 )、分別稱取導(dǎo)電炭黑和膠體石墨加入到烘烤后待用的電解二氧化錳粉料中，利用球磨機(jī)將三種干粉混合2h，混合完畢并等待粉塵沉降后將混合好的干粉轉(zhuǎn)移至潔凈的金屬料桶待用；(3)、在一潔凈金屬料桶中注入去離子水，在攪拌機(jī)的慢速攪拌下將羧甲基纖維素鈉緩慢加入到去離子水中，加完后將攪拌速度調(diào)至快速，攪拌Ih ；(4)、待羧甲基纖維素鈉完全溶解于去離子水形成無色透明粘稠液體后將攪拌速度調(diào)節(jié)為慢速攪拌，用料鏟將混合好的干粉分次加入到粘稠液體中，然后將丁苯橡膠乳液加入到漿料中，調(diào)節(jié)攪拌速度為快速，持續(xù)攪拌2h，最后在負(fù)壓狀態(tài)下慢速攪拌0. 5h除去氣泡，至此漿料配制完成。本發(fā)明中各組份的作用，包括但并不僅限于電解二氧化錳作為電池正極的容量發(fā)揮體；膠體石墨作為導(dǎo)電劑，起改善正極粉料本身固相導(dǎo)電性的作用；導(dǎo)電炭黑改善正極料的吸液性，增強(qiáng)固液界面導(dǎo)電性；丁苯橡膠作為主要的粘合劑；羧甲基纖維素鈉作為增稠劑，并輔助粘合和分散，改善鋰錳電池正極漿料的粘稠度，使之易附著于鋁箔基體表面，并且漿料不易沉淀使固液分離。本發(fā)明相對于PTFE (聚四氟乙烯樹脂)粘結(jié)劑體系的常規(guī)配方而言主要解決了如下問題①漿料不易出現(xiàn)固液分層現(xiàn)象；②漿料與鋁箔基體結(jié)合牢固，制作出來的正極片不易掉粉；③配方中溶劑為去離子水，未用到昂貴的有機(jī)溶劑，有效降低了生產(chǎn)成本。


圖I為常規(guī)配方采用壓膜工藝制作的一批電池容量數(shù)據(jù)正態(tài)分布曲線圖。圖2為本發(fā)明配方采用涂布工藝制作的一批電池容量數(shù)據(jù)正態(tài)分布曲線圖。圖3為采用常規(guī)配方與本發(fā)明配方制作的CR123A電池的放電對比曲線圖，其中 曲線I為常規(guī)配方制作的電池放電曲線，曲線2為本發(fā)明配方制作的電池放電曲線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的的實(shí)施情況，但它們并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定，僅作舉例而已。同時(shí)通過說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚和容易理解。其中關(guān)于圖I、圖2中的幾個專業(yè)術(shù)語的解釋如下容量均值是指被檢測的同一批試驗(yàn)電池容量的平均值；電池樣本數(shù)指所檢測的該批電池總數(shù)；標(biāo)準(zhǔn)差是指各容量數(shù)據(jù)偏離平均值的距離的平均數(shù)，能反映一個數(shù)據(jù)集的離散程度，標(biāo)準(zhǔn)差越小表示數(shù)據(jù)分布越均勻；過程能力指數(shù)Cpk是現(xiàn)代企業(yè)用于表示制程能力的指標(biāo)，其數(shù)值越大，則產(chǎn)品質(zhì)量特性值的分散就越小，產(chǎn)品質(zhì)量越穩(wěn)定，反之，則產(chǎn)品質(zhì)量特性值的分散就越大，產(chǎn)品質(zhì)量波動越大。參閱附圖I可知85只采用常規(guī)配方和壓膜工藝制作的CR123A電池以IOmA恒流放電的平均容量為1387. 66mAh，分布區(qū)間非常寬，為100(Tl600mAh，容量均勻性很不理想，容量數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差達(dá)到了 77. 7972，過程能力指數(shù)Cpk為0. 80 ;參閱附圖2可知55只采用發(fā)明配方和涂布工藝制作的CR123A電池以IOmA恒流放電的平均容量為1442. 97mAh，分布相對比較集中，為135(Tl530mAh，容量平均值和均勻性都有很大提升，容量數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差降低到33. 4951，過程能力指數(shù)Cpk提升到I. 56 ；參閱附圖3可知采用發(fā)明配方和涂布工藝制作的電池?zé)o論是在放電平臺電壓還是放電容量上都有一定的程度的提升。本發(fā)明適用于涂布工藝的鋰錳正極漿料，它由如下組份組成，各成分在總量中的重量百分比為電解二氧化錳43-48%，導(dǎo)電炭黑1-2%，膠體石墨1_2%，羧甲基纖維素鈉0. 5-1%，丁苯橡膠乳液2-3%，去離子水45-50%。所述的電解二氧化錳純度為91%，所述丁苯橡膠乳液固含量為60%。優(yōu)選地電解二氧化錳45kg，導(dǎo)電炭黑1. 4kg，膠體石墨I(xiàn). 9kg，羧甲基纖維素鈉0. 8kg, 丁苯橡膠乳液2. 4kg,去離子水48. 5L
根據(jù)上述適用于涂布工藝的鋰錳正極漿料的制備方法，它包括如下步驟( I)、稱取電解二氧化錳置于380°C烘箱中烘烤12h后冷卻至室溫待用；(2)、分別稱取導(dǎo)電炭黑和膠體石墨加入到烘烤后待用的電解二氧化錳粉料中，利用球磨機(jī)將三種干粉混合2h，混合完畢并等待粉塵沉降后將混合好的干粉轉(zhuǎn)移至潔凈的金屬料桶待用；(3)、在一潔凈金屬料桶中注入去離子水，在攪拌機(jī)的慢速攪拌下將羧甲基纖維素鈉緩慢加入到去離子水中，加完后將攪拌速度調(diào)至快速，攪拌Ih ；(4)、待羧甲基纖維素鈉完全溶解于去離子水形成無色透明粘稠液體后將攪拌速度調(diào)節(jié)為慢速攪拌，用料鏟將混合好的干粉分次加入到粘稠液體中，然后將丁苯橡膠乳液加入到漿料中，調(diào)節(jié)攪拌速度為快速，持續(xù)攪拌2h，最后在負(fù)壓狀態(tài)下慢速攪拌0. 5h除去氣泡，至此漿料配制完成。實(shí)施例I適用于涂布工藝的鋰錳正極漿料由如下組份組成，各成分在總量中的重量百分比為電解二氧化猛45kg,導(dǎo)電炭黑1. 4kg,膠體石墨I(xiàn). 9kg,羧甲基纖維素鈉0. 8kg, 丁苯橡膠乳液2. 4kg,去離子水48. 5L。其中電解二氧化猛純度為91%,其中丁苯橡膠乳液固含量為60%。適用于涂布工藝的鋰錳正極漿料的制備方法，它包括如下步驟I、稱取45kg電解二氧化錳置于380°C烘箱中烘烤12h后冷卻至室溫待用； 2、分別稱取I. 4kg的導(dǎo)電炭黑和I. 9kg的膠體石墨加入到烘烤后待用的電解二氧化錳粉料中，利用球磨機(jī)將三種干粉混合2h，混合完畢并等待粉塵沉降后將混合好的干粉轉(zhuǎn)移至潔凈的金屬料桶待用；3、在一潔凈金屬料桶中注入48. 5L去離子水，在攪拌機(jī)的慢速攪拌下將事先稱取的0. 8kg羧甲基纖維素鈉緩慢加入到去離子水中，加完后將攪拌速度調(diào)至快速，攪拌Ih ；4、待羧甲基纖維素鈉完全溶解于去離子水形成無色透明粘稠液體后將攪拌速度調(diào)節(jié)為慢速攪拌，用料鏟將混合好的干粉分次加入到粘稠液體中，然后稱取2. 4kg 丁苯橡膠乳液加入到漿料中，調(diào)節(jié)攪拌速度為快速，持續(xù)攪拌2h，最后在負(fù)壓狀態(tài)下慢速攪拌0. 5h除去氣泡，至此漿料配制完成。實(shí)施例2適用于涂布工藝的鋰錳正極漿料由如下組份組成，各成分在總量中的重量百分比為電解二氧化猛43kg,導(dǎo)電炭黑2kg,膠體石墨I(xiàn)kg,羧甲基纖維素鈉1kg, 丁苯橡膠乳液2kg，去離子水50L。其中電解二氧化錳純度為91%，其中丁苯橡膠乳液固含量為60%。制備方法同實(shí)施例I。實(shí)施例3適用于涂布工藝的鋰錳正極漿料由如下組份組成，各成分在總量中的重量百分比為電解二氧化猛48kg (千克)，導(dǎo)電炭黑1kg,膠體石墨2kg,羧甲基纖維素鈉0. 5kg,丁苯橡膠乳液3kg，去離子水45L(升)。其中電解二氧化錳純度為91%，其中丁苯橡膠乳液固含量為60%。制備方法同實(shí)施例I。經(jīng)實(shí)驗(yàn)檢測用上述配方和工藝配制的漿料制作成鋰錳CR123A電池，得益于配方中二氧化錳比例的提升和涂布 工藝相較于傳統(tǒng)壓膜工藝在精度上的巨大優(yōu)勢，試驗(yàn)電池?zé)o論在單只放電性能上還是批次電池整體的均勻性上都具備明顯的優(yōu)勢。
權(quán)利要求
1.適用于涂布工藝的鋰錳正極漿料，其特征在于它由如下組份組成，各成分在總量中的重量百分比為電解二氧化錳43-48%，導(dǎo)電炭黑1_2%，膠體石墨1_2%，羧甲基纖維素鈉:0. 5-1%，丁苯橡膠乳液2-3%，去離子水45-50%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于涂布工藝的鋰錳正極漿料，其特征在于所述的電解二氧化猛純度為91%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的適用于涂布工藝的鋰錳正極漿料，其特征在于所述丁苯橡膠乳液固含量為60%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于涂布工藝的鋰錳正極漿料，其特征在于所述電解二氧化猛45kg,導(dǎo)電炭黑1. 4kg,膠體石墨I(xiàn). 9kg,羧甲基纖維素鈉0. 8kg, 丁苯橡膠乳液.2.4kg,去離子水48. 5L。
5.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的適用于涂布工藝的鋰錳正極漿料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟 (1)、稱取電解二氧化錳置于380°C烘箱中烘烤12h后冷卻至室溫待用； (2)、分別稱取導(dǎo)電炭黑和膠體石墨加入到烘烤后待用的電解二氧化錳粉料中，利用球磨機(jī)將三種干粉混合2h，混合完畢并等待粉塵沉降后將混合好的干粉轉(zhuǎn)移至潔凈的金屬料桶待用； (3)、在一潔凈金屬料桶中注入去離子水，在攪拌機(jī)的慢速攪拌下將羧甲基纖維素鈉緩慢加入到去離子水中，加完后將攪拌速度調(diào)至快速，攪拌Ih ； (4)、待羧甲基纖維素鈉完全溶解于去離子水形成無色透明粘稠液體后將攪拌速度調(diào)節(jié)為慢速攪拌，用料鏟將混合好的干粉分次加入到粘稠液體中，然后將丁苯橡膠乳液加入到漿料中，調(diào)節(jié)攪拌速度為快速，持續(xù)攪拌2h，最后在負(fù)壓狀態(tài)下慢速攪拌0. 5h除去氣泡，至此漿料配制完成。
全文摘要
適用于涂布工藝的鋰錳正極漿料，它由如下組份組成，各成分在總量中的重量百分比為電解二氧化錳43-48%，導(dǎo)電炭黑1-2%，膠體石墨1-2%，羧甲基纖維素鈉0.5-1%，丁苯橡膠乳液2-3%，去離子水45-50% 。本發(fā)明相對于PTFE(聚四氟乙烯樹脂)粘結(jié)劑體系的常規(guī)配方而言主要解決了如下問題①漿料不易出現(xiàn)固液分層現(xiàn)象；②漿料與鋁箔基體結(jié)合牢固，制作出來的正極片不易掉粉；③配方中溶劑為去離子水，未用到昂貴的有機(jī)溶劑，有效降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明還同時(shí)公布了這種正極漿料的制備方法。
文檔編號H01M4/62GK102751476SQ20121020698
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者夏青, 陳明, 陳林 申請人:武漢昊誠能源科技有限公司