專利名稱：一種鋰電池漿料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋰電池漿料的制作方法。
背景技術：
鋰是金屬中最輕的元素，電極電位為-3. 045V，是金屬元素中最負的一個元素。因此長期以來受到化學電源科學工作者的極大關注。鋰離子從碳材料晶格中的脫嵌發(fā)生在接近金屬鋰的電極電位(較鋰電極電位正)，且LiCoO2正極反應的電極電位約在4. OV左右(相對鋰電極)，因此這種新型蓄電池具有高的工作電壓(平均工作電壓3. 6 3. 7V)和高的比能量(lOOwh/kg以上)。此外還具有低的自放電率(6%左右/月)，長循環(huán)壽命(>1000次，100% DOD放電深度)，無記憶效應和無污染等特點。 鋰電池漿料一般由電極活性材料、導電劑、粘結劑及分散劑分散均勻而成。漿料體系屬于高粘稠固液兩相懸浮液，電極漿料混合分散工藝是鋰電池生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。在正、負極漿料中，顆粒狀活性物質的分散性和均勻性直接影響鋰離子在電池兩極間的運動。T. J. Patey等人對鋰電池漿料的混合分散技術進行了深入的研究，提出鋰電池漿料的均勻分散對提高鋰電池的性能具有很大的影響。在實際的應用過程中，盡管人們已經(jīng)意識到勻漿過程的重要性，并在生產(chǎn)過程中細化工藝流程。但是由于生產(chǎn)過程中量比較大，一些細小的問題可能會被掩蓋，如真空攪拌和溫度控制可以提高勻漿的速率，改善其效果，有利于獲得高質量的漿料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鋰電池漿料的制作方法，能夠使得膠液和漿料的制備速度更加快捷，質量更加均勻。一種鋰電池漿料的制作方法，其特別之處在于，包括如下步驟(I)膠液制備制膠前將制膠設備清洗干凈，按重量比120 :1 120 8向制膠罐中加入去離子水和膠粉，打開公轉進行低速攪拌，控制攪拌電機頻率不大于15Hz，當膠粉全部被潤濕后同時打開自轉進行真空攪拌，控制攪拌電機頻率15Hz，攪拌的真空度>-0. 07MPa，待30分鐘后逐步提高公轉至35Hz，提高自轉至35Hz，當所有的膠粉均勻的溶入水中形成透明膠狀液體時則月父液制備完成；(2)漿料制備將漿料罐清洗干凈，向漿料罐中按照比例加入電池活性物質和導電劑，該電池活性物質和導電劑的重量比在100 1 100 :9，打開低速公轉進行干混，控制轉速不大于10Hz，干混15-60分鐘后加入提前制備好的膠狀液體繼續(xù)進行攪拌，加膠量為電池活性物質和導電劑總重量的1. O 1. 3倍；加入膠狀液體后先進行低速公轉攪拌，控制轉速不大于IOHz,當衆(zhòng)料中沒有干粉時打開自轉,控制轉速不大于IOHz,同時抽真空進行真空攪拌,真空度>-0. 06MPa, 30分鐘后將攪拌的速度逐步提高至公轉35Hz、自轉35Hz，高速攪拌至少I小時；待漿料攪拌均勻后進行漿料的粘度測試，粘度值控制在1000 6000CP之間，如果是油性漿料則直接出料，如果漿料是水性體系則后續(xù)需要加入SBR粘結劑，加入量與電池活性物質的重量比在1:100 5 :100，加入SBR粘結劑后還需進行低速公轉攪拌，控制攪拌電機頻率小于IOHz使SBR分散均勻，攪拌時間至少20分鐘；(3)出料即可。步驟(I)和(2)中膠液制備階段和漿料制備階段需要進行溫度控制，溫度控制在20 0C -60。。。步驟(I)和(2)中膠液制備階段和漿料制備階段所加粉末材料全部被潤濕后采取真空攪拌加速勻漿速度，真空度不小于-O. 06MPa。步驟(I)中制膠所使用膠粉為PVDF、CMC、PVA、PTFE中至少一種具有粘結性的高分子化合物。步驟(2)中漿料制備階段真空攪拌適用于電池正極和負極材料的勻漿過程。步驟(3)中砂網(wǎng)目數(shù)不超過150目。步驟(I)和步驟(2)中清洗干凈后要使用壓縮空氣吹干。步驟(3)中出料前對漿料進行抽真空處理，方式為一邊低速公轉攪拌，控制轉速小于10Hz，一邊保持真空度在-O. 05MPa -O. 095MPa,時間至少15分鐘，出料時將漿料用砂網(wǎng)過濾后進一步消除漿料中的大顆粒即可。經(jīng)過試驗證明，本發(fā)明方法通過改進電池漿料制備過程中膠液及漿料的制備方法，能夠使得膠液和漿料的制備速度更加快捷，質量更加均勻，有利于后續(xù)的制作。
具體實施例方式以下結合具體實施實例進一步說明本發(fā)明的過程實施例1 :將勻漿設備清理干凈，再使用壓縮空氣吹干，向漿料罐中加入1. 5Kg的去離子水，然后加入CMC干粉20g，打開公轉進行低速攪拌，攪拌電機頻率IOHz，10分鐘后進行刮料，然后同時打開公轉(IOHz)和自轉(IOHz)攪拌，直至液體中沒有CMC干粉時開始進行真空攪拌，攪拌速度逐步增加至公轉35Hz、自轉35Hz，控制真空度-O. 09MPa。攪拌1. 5小時后膠液狀態(tài)良好，均勻透明，無氣泡。按照上述同樣的工藝和同樣數(shù)量的物質配比再次進行攪拌，但是全程均在正常氣壓條件下(無真空狀態(tài))進行，其余參數(shù)不變，結果1. 5小時高速攪拌后膠液渾濁，中間含有一些未溶的CMC微粒和空氣，膠液狀態(tài)沒有真空高速攪拌的狀態(tài)良好，需要繼續(xù)進行攪拌才便于使用。 實施例2 將勻漿設備清理干凈，再使用壓縮空氣吹干，向漿料罐中加入1. 5Kg的去離子水，然后加入CMC干粉20g，打開公轉進行低速攪拌，攪拌電機頻率10Hz，10分鐘后進行刮料，然后同時打開公轉(IOHz)和自轉(IOHz)攪拌。當液體中沒有CMC干粉時開始進行真空攪拌，攪拌速度逐步增加至公轉35Hz、自轉35Hz，控制真空度-O. 08MPa。攪拌的全部過程均通冷卻水，保證膠液的溫度始終低于或等于室溫溫度。攪拌1. 5小時后膠液狀態(tài)略有下降，需要繼續(xù)進行攪拌改善質量。
按照同樣的工藝和同樣數(shù)量的物質配比再次進行攪拌，但是全程的溫度保證在25-50°C之間，結果1. 5小時高速攪拌后膠液的狀態(tài)良好，攪拌速度得到提高。實施例3 將漿料罐清洗干凈，吹干。向漿料罐中按照比例加入IKg石墨和30g導電劑，打開低速公轉(5Hz)進行干混，干混30分鐘后加入1. 2Kg實施例1提前制備好的狀態(tài)良好的膠液繼續(xù)進行攪拌。加入膠液后先進行慢速公轉攪拌(IOHz)，攪拌過程中根據(jù)情況需適時刮料，當漿料中沒有干粉時打開自轉漿(IOHz)開始抽真空攪拌(控制真空度-O. 09MPa)，攪拌速度逐步增加至公轉35Hz、自轉35Hz。攪拌2小時后進行漿料的粘度和固含量測試，要求粘度2000±500cp，固含量50% ±5%，然后加入SBR粘結劑32g進行低速真空攪拌(公轉IOHz)使SBR分散均勻，時間30分鐘，控制真空度為-O. 08MPa，攪拌結束后，漿料狀態(tài)良好，適合涂布。 出料前對漿料進行抽真空處理，方式為一邊低速公轉攪拌，控制轉速5Hz，一邊保持真空度在-O. 09MPa,時間25分鐘，出料時將漿料用150目砂網(wǎng)過濾后進一步消除漿料中的大顆粒即可。本例中導電劑采用導電石墨KS-6，電池活性物質采用石墨，經(jīng)過多次試驗證明，采用其它導電劑例如導電碳黑350G、SP-L1、導電石墨SFG6、碳納米管CNT、VGCF, SP系列或C系列，或者采用其它常用的電池活性物質，對實驗結果均沒有明顯影響。對比例1:按照實施例3同樣的工藝和同樣數(shù)量的物質配比再次進行攪拌，但是全程均在正常氣壓條件下(無真空狀態(tài))進行，其余參數(shù)不變，結果高速攪拌2小時后漿料狀態(tài)較差，需要繼續(xù)進行攪拌。對比例2 按照實例3同樣的工藝和同樣數(shù)量的物質配比進行攪拌，但是全程均通冷卻水使溫度小于或低于室溫，其余參數(shù)不變，結果高速攪拌2小時后漿料狀態(tài)較差，同樣需要繼續(xù)進行攪拌。本發(fā)明中所提及的低速攪拌是指攪拌電機頻率低于15Hz的轉速，其余均指高速攪拌，最高速度指設備控制器的上限速度(50Hz)。根據(jù)實驗可知，膠液和漿料的制備過程中一些細節(jié)參數(shù)會直接影響其制備速度和效果，細節(jié)參數(shù)的控制對漿料的質量具有重要作用。
權利要求
1.一種鋰電池漿料的制作方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)I父液制備 制膠前將制膠設備清洗干凈，按重量比120 1 120 8向制膠罐中加入去離子水和膠粉，打開公轉進行低速攪拌，控制攪拌電機頻率不大于15Hz，當膠粉全部被潤濕后同時打開自轉進行真空攪拌，控制攪拌電機頻率15Hz，攪拌的真空度>-0. 07MPa，待30分鐘后逐步提高公轉至35Hz，提高自轉至35Hz，當所有的膠粉均勻的溶入水中形成透明膠狀液體時則膠液制備完成； (2)漿料制備 將漿料罐清洗干凈，向漿料罐中按照比例加入電池活性物質和導電劑，該電池活性物質和導電劑的重量比在100 :1 100 :9，打開低速公轉進行干混，控制轉速不大于10Hz，干混15-60分鐘后加入提前制備好的膠狀液體繼續(xù)進行攪拌，加膠量為電池活性物質和導電劑總重量的1. O 1. 3倍；加入膠狀液體后先進行低速公轉攪拌，控制轉速不大于10Hz，當漿料中沒有干粉時打開自轉，控制轉速不大于10Hz，同時抽真空進行真空攪拌，真空度>-0. 06MPa，30分鐘后將攪拌的速度逐步提高至公轉35Hz、自轉35Hz，高速攪拌至少I小時；待漿料攪拌均勻后進行漿料的粘度測試，粘度值控制在1000 6000cp之間，如果是油性漿料則直接出料，如果漿料是水性體系則后續(xù)需要加入SBR粘結劑，加入量與電池活性物質的重量比在1: 100 5 :100，加入SBR粘結劑后還需進行低速公轉攪拌，控制攪拌電機頻率小于IOHz使SBR分散均勻，攪拌時間至少20分鐘； (3)出料即可。
2.如權利要求1所述的一種鋰電池漿料的制作方法，其特征在于步驟(I)和(2)中膠液制備階段和漿料制備階段需要進行溫度控制，溫度控制在20°C -60°C。
3.如權利要求1所述的一種鋰電池漿料的制作方法，其特征在于步驟(I)和(2)中膠液制備階段和漿料制備階段所加粉末材料全部被潤濕后采取真空攪拌加速勻漿速度，真空度不小于-O. 06MPa。
4.如權利要求1所述的一種鋰電池漿料的制作方法，其特征在于步驟(I)中制膠所使用膠粉為PVDF、CMC、PVA、PTFE中至少一種具有粘結性的高分子化合物。
5.如權利要求1所述的一種鋰電池漿料的制作方法，其特征在于步驟(2)中漿料制備階段真空攪拌適用于電池正極和負極材料的勻漿過程。
6.如權利要求1所述的一種鋰電池漿料的制作方法，其特征在于步驟(3)中砂網(wǎng)目數(shù)不超過150目。
7.如權利要求1所述的一種鋰電池漿料的制作方法，其特征在于步驟(I)和步驟(2)中清洗干凈后要使用壓縮空氣吹干。
8.如權利要求1所述的一種鋰電池漿料的制作方法，其特征在于步驟(3)中出料前對漿料進行抽真空處理，方式為一邊低速公轉攪拌，控制轉速小于10Hz，一邊保持真空度在-O. 05MPa^-0. 095MPa,時間至少15分鐘，出料時將漿料用砂網(wǎng)過濾后進一步消除漿料中的大顆粒即可。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋰電池漿料的制作方法。其特點是，包括如下步驟(1)膠液制備制膠前將制膠設備清洗干凈，按重量比1201～1208向制膠罐中加入去離子水和膠粉，打開公轉進行低速攪拌，當所有的膠粉均勻的溶入水中形成透明膠狀液體時則膠液制備完成；(2)漿料制備將漿料罐清洗干凈，向漿料罐中按照比例加入電池活性物質和導電劑，待漿料攪拌均勻后進行漿料的粘度測試，如果是油性漿料則直接出料，如果漿料是水性體系則后續(xù)需要加入SBR粘結劑，攪拌時間至少20分鐘；(3)出料即可。本發(fā)明方法通過改進電池漿料制備過程中膠液及漿料的制備方法，能夠使得膠液和漿料的制備速度更加快捷，質量更加均勻，有利于后續(xù)的制作。
文檔編號H01M4/36GK103022433SQ20121048644
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月23日 優(yōu)先權日2012年11月23日
發(fā)明者宗磊 申請人:彩虹集團公司