本發(fā)明屬于鋰離子電池正極漿料制備領(lǐng)域,涉及一種正極漿料、其制備方法及用途,具體涉及一種均勻分散的含碳納米管的正極漿料、其制備方法及在鋰離子電池的用途。
背景技術(shù):
鋰離子電池由于工作電壓高、能量密度高、循環(huán)壽命長和對環(huán)境友好等優(yōu)點,被廣泛用于3C數(shù)碼產(chǎn)品、電動汽車和軍事航天等領(lǐng)域。
漿料的制備是鋰電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵工序,漿料混合的均勻程度直接關(guān)系到后續(xù)各工序的制備工藝及電池性能。目前鋰離子電池正極碳納米管導電材料的勻漿方案采?。翰襟E一、聚偏氟乙烯膠液的制備;步驟二、鋰離子電池漿料的制備:(1)聚偏氟乙烯膠液和碳納米管導電漿料的混合;(2)第一次活性物質(zhì)的加入;(3)第二次活性物質(zhì)和第二次膠液的加入。因聚偏氟乙烯膠液和碳納米管導電漿料膠液存在一定的協(xié)同作用,該磷酸鐵鋰電池漿料的碳納米管分散工藝,不能完全保證碳納米管導電材料的均一性,且活性物質(zhì)分兩次加入使操作繁瑣且添加延長了漿料的攪拌時間。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題,本發(fā)明的目的在于提供一種均勻分散的含碳納米管的正極漿料、其制備方法及在鋰離子電池的用途。采用本發(fā)明的方法制備得到的正極漿料均一穩(wěn)定,其中的碳納米管分散均勻,解決了現(xiàn)有技術(shù)因碳納米管材料與聚偏二氟乙烯膠液的協(xié)同作用導致的活性物質(zhì)漿料團聚、分散不均一的問題。
為達上述目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
第一方面,本發(fā)明提供一種含碳納米管的正極漿料的制備方法(工藝流程圖參見圖1),所述方法包括以下步驟:
S1、將聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride,PVDF)樹脂與分散劑混合,得到聚偏二氟乙烯膠液;
S2、將正極活性物質(zhì)加入到分散劑中進行浸潤,得到正極活性物質(zhì)浸潤液;
S3、將正極活性物質(zhì)浸潤液與碳納米管導電漿料混合,得到正極漿料預分散液;
S4、將S1得到的聚偏二氟乙烯膠液與S3得到的正極漿料預分散液混合,攪拌分散,在只開啟公轉(zhuǎn)不開啟自轉(zhuǎn)的條件下攪拌穩(wěn)定后得到含碳納米管的正極漿料。
以下作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案,但不作為對本發(fā)明提供的技術(shù)方案的限制,通過以下優(yōu)選的技術(shù)方案,可以更好的達到和實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的和有益效果。
優(yōu)選地,S1和S2所述的分散劑獨立地選自N-甲基吡咯烷酮(1-Methyl-2-pyrrolidinone,NMP)、N,N-二甲基甲酰胺(N,N-dimetylformamide,DMF)或二甲基亞砜(Dimethyl sulfoxide,DMSO)中的任意一種或至少兩種的組合。
優(yōu)選地,S1中,以所述聚偏二氟乙烯樹脂和分散劑的總質(zhì)量為100%計,聚偏二氟乙烯樹脂與分散劑的質(zhì)量比為(6%~10%):(90%~94%),例如為6%:94%、7%:93%、7.5%:92.5%、8%:92%、8.5%:91.5%、9%:91%、9.3%:90.7%或10%:90%等,優(yōu)選為8%:92%。
作為本發(fā)明所述方法的優(yōu)選技術(shù)方案,S1所述混合的過程中包含攪拌分散的步驟,所述攪拌分散的步驟優(yōu)選為:先在只開啟公轉(zhuǎn)不開啟自轉(zhuǎn)的條件下一次攪拌3min~5min,例如為3min、4min、4.5min或5min等,再在既開啟公轉(zhuǎn)又開啟自轉(zhuǎn)的條件下二次攪拌120min~150min,例如為120min、125min、130min、132min、135min、138min、140min、145min或150min等。
優(yōu)選地,在此優(yōu)選技術(shù)方案中,S1所述混合的過程中包含攪拌分散的步驟,且一次攪拌中,公轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為10rpm~15rpm,例如為10rpm、12rpm、13rpm、14rpm或15rpm等;二次攪拌中,公轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為20rpm~30rpm,例如為20rpm、22rpm、24rpm、25rpm、26rpm、27rpm、28rpm或30rpm等,自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為2000rpm~2500rpm,例如為2000rpm、2100rpm、2150rpm、2200rpm、2250rpm、2300rpm、2400rpm或2500rpm等。
采用此優(yōu)選技術(shù)方案提供的攪拌分散方式,可以使聚偏二氟乙烯樹脂和分散劑之間達到更好的分散效果。
本發(fā)明中,所述“自轉(zhuǎn)”指分散盤的旋轉(zhuǎn)。
優(yōu)選地,S2所述正極活性物質(zhì)為磷酸鐵鋰、磷酸亞鐵鋰或三元材料中的任意一種或至少兩種的組合,但并不限于上述列舉的正極活性物質(zhì),其他本領(lǐng)域常用的正極活性物質(zhì)也可用于本發(fā)明。
優(yōu)選地,S2所述正極活性物質(zhì)與分散劑的質(zhì)量比為3:1~1:1,例如3:1、2.8:1、2.5:1、2.3:1、2:1、1.5:1、1.2:1或1:1等,優(yōu)選為2:1。
作為本發(fā)明所述方法的優(yōu)選技術(shù)方案,S2所述浸潤的過程中包含攪拌分散的步驟,所述攪拌分散的步驟優(yōu)選為:先在只開啟公轉(zhuǎn)不開啟自轉(zhuǎn)的條件下一次攪拌3min~5min,例如為3min、3.5min、4min或5min等,再在既開啟公轉(zhuǎn)又開啟自轉(zhuǎn)的條件下二次攪拌60min~80min,例如為60min、65min、70min、75min、78min或80min等。
優(yōu)選地,在此優(yōu)選技術(shù)方案中,S2所述浸潤的過程中包含攪拌分散的步驟,且一次攪拌中,公轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為10rpm~15rpm,例如為10rpm、11rpm、13rpm、14rpm或15rpm等;二次攪拌中,公轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為20rpm~30rpm,例如為20rpm、22rpm、23rpm、25rpm、26rpm、28rpm或30rpm等,自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為2000rpm~2500rpm,例如為2000rpm、2100rpm、2200rpm、2250rpm、2300rpm、2400rpm或2500rpm等。
采用此優(yōu)選技術(shù)方案提供的攪拌分散方式,可以使分散劑對正極活性物質(zhì)的浸潤效果更佳。
優(yōu)選地,S3所述碳納米管導電漿料包括碳納米管和N-甲基吡咯烷酮NMP。
優(yōu)選地,S3所述碳納米管導電漿料的質(zhì)量濃度為4%~6%,例如為4%、4.2%、4.5%、4.7%、5%、5.3%、5.5%或6%等,優(yōu)選為5%。
優(yōu)選地,S3所述正極活性物質(zhì)浸潤液與碳納米管導電漿料的質(zhì)量比為9:1~5:1,例如為9:1、8.8:1、8.5:1、8.3:1、8:1、7.5:1、7:1、6.6:1、6.4:1、6.2:1、6:1、5.5:1或5:1等,優(yōu)選為7:1。
作為本發(fā)明所述方法的優(yōu)選技術(shù)方案,S3所述混合的過程中包含攪拌分散的步驟,所述攪拌分散的步驟優(yōu)選為:在既開啟公轉(zhuǎn)又開啟自轉(zhuǎn)的條件下攪拌60min~80min,例如為60min、65min、70min、72min、75min、77min或80min等。
優(yōu)選地,在此優(yōu)選技術(shù)方案中,S3所述混合的過程中包含攪拌分散的步驟,且所述攪拌中,公轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為20rpm~30rpm,例如為20rpm、22rpm、24rpm、25rpm、26rpm、28rpm或30rpm等,自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為2000rpm~2500rpm,例如為2000rpm、2100rpm、2200rpm、2300rpm、2350rpm、2400rpm或2500rpm等。
采用此優(yōu)選技術(shù)方案提供的攪拌分散方式,可以使正極活性物質(zhì)浸潤液與碳納米管導電漿料混合之間達到更好的分散效果。
優(yōu)選地,S4所述攪拌分散的步驟為:在既開啟公轉(zhuǎn)又開啟自轉(zhuǎn)的條件下攪拌180min~200min,例如為180min、185min、190min、192min、196min或200min等。
優(yōu)選地,S4所述攪拌分散的過程中,公轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為20rpm~30rpm,例如為20rpm、22rpm、24rpm、25rpm、27rpm、28rpm或30rpm等,自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為2000rpm~2500rpm,例如為2000rpm、2150rpm、2300rpm、2400rpm、2450rpm或2500rpm等。
優(yōu)選地,S4所述在只開啟公轉(zhuǎn)不開啟自轉(zhuǎn)的條件下攪拌穩(wěn)定的時間為30min~60min,例如為30min、40min、42min、45min、50min、53min、55min、58min或60min等。
優(yōu)選地,優(yōu)選地,S4所述在只開啟公轉(zhuǎn)不開啟自轉(zhuǎn)的條件下攪拌穩(wěn)定的過程中,公轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為10rpm~20rpm,例如為10rpm、12rpm、13rpm、15rpm、16rpm、18rpm、19rpm或20rpm等。
將前述得到的聚偏二氟乙烯膠液與正極漿料預分散液混合,并采用S4的攪拌分散方式,并配合在只開啟公轉(zhuǎn)不開啟自轉(zhuǎn)的條件下攪拌穩(wěn)定,可最終獲得均勻分散的含碳納米管的正極漿料。
作為本發(fā)明所述方法的進一步優(yōu)選技術(shù)方案,一種分散均勻的含碳納米管的正極漿料的制備方法,所述方法包括以下步驟:
S1、將聚偏二氟乙烯樹脂與分散劑混合并攪拌分散,得到聚偏二氟乙烯膠液,且攪拌分散的步驟為:先以公轉(zhuǎn)10rpm~15rpm的速率一次攪拌3min~5min;再以公轉(zhuǎn)20rpm~30rpm且自轉(zhuǎn)2000rpm~2500rpm的速率二次攪拌120min~150min;
S2、將正極活性物質(zhì)加入到分散劑中進行浸潤并攪拌分散,得到正極活性物質(zhì)浸潤液,且攪拌分散的步驟為:先以公轉(zhuǎn)10rpm~15rpm的速率一次攪拌3min~5min;再以公轉(zhuǎn)20rpm~30rpm且自轉(zhuǎn)2000rpm~2500rpm的速率二次攪拌60min~80min;
S3、將正極活性物質(zhì)浸潤液與碳納米管導電漿料混合并攪拌分散,得到正極漿料預分散液,且攪拌分散的步驟為:以公轉(zhuǎn)20rpm~30rpm且自轉(zhuǎn)2000rpm~2500rpm的速率攪拌60min~80min;
S4、將S1得到的聚偏二氟乙烯膠液與S3得到的正極漿料預分散液混合,以公轉(zhuǎn)20rpm~30rpm且自轉(zhuǎn)2000rpm~2500rpm的速率攪拌180min~200min,然后,以公轉(zhuǎn)10rpm~20rpm的速率一次放置30min~60min,得到含碳納米管的正極漿料。
第二方面,本發(fā)明提供如第一方面所述方法制備得到的正極漿料,所述正極漿料均一穩(wěn)定,碳納米管在所述正極漿料中分散均勻。
第三方面,本發(fā)明提供一種正極,制備所述正極的原料中包含第二方面所述的正極漿料。
第四方面,本發(fā)明提供一種鋰離子電池,所述鋰離子電池包含第三方面所述的正極。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果:
(1)本發(fā)明通過對各物料的加入、混合順序以及攪拌方案進行重新設(shè)計,提供了一種制備分散均勻的含碳納米管的正極漿料的制備方法,采用本發(fā)明的方法可以顯著提高各組分的分散性能。
更具體地,本發(fā)明的方法為:先采用單獨的制膠工藝制備聚偏二氟乙烯膠液,再將經(jīng)浸潤的正極活性物質(zhì)在碳納米管導電漿料內(nèi)進行預分散,最后將得到的預分散液在聚偏二氟乙烯膠液內(nèi)進行充分分散,從而得到均一穩(wěn)定的鋰離子正極漿料。
(2)采用本發(fā)明的方法制備含碳納米管的正極漿料,可顯著改善碳納米管的分散均勻性,避免了碳納米管出現(xiàn)團聚過快的問題,也避免了鋰離子電池正極漿料沉降速率過快的問題。同時由于正極漿料中的碳納米管分散均勻,正極漿料涂布得到的鋰離子電池極片比較光滑,避免電池極片存在明顯顆粒感,并且使得極片的導電性能得以提升。
(3)采用本發(fā)明的漿料涂布制備電極片,涂布均一性高,涂布重量一致性Cov在0.40以下;而且涂布得到的電極片的電阻率在1.9*10-4以下,內(nèi)阻在0.61mΩ以下;進一步采用本發(fā)明的電極片制成全電池并在1C/1C充放電進行循環(huán)測試,結(jié)果顯示,循環(huán)2810次的容量保持率在83.8%以上,循環(huán)4000次的容量保持率在80.0%以上。
附圖說明
圖1是本發(fā)明制備含碳納米管的正極漿料的工藝流程圖;
圖2是對比例1制備正極漿料的工藝流程圖;
圖3是采用實施例1得到的正極漿料制備的極片的SEM圖;
圖4是采用實施例2得到的正極漿料制備的極片的SEM圖;
圖5是采用實施例3得到的正極漿料制備的極片的SEM圖;
圖6是采用對比例1得到的正極漿料制備的極片的SEM圖;
圖7是采用對比例2得到的正極漿料制備的極片的SEM圖;
圖8是采用實施例1~5和對比例1的正極漿料涂布制成電極片并進一步制成電池后測試得到的循環(huán)性能曲線對比圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實施例1
一種均勻分散的含碳納米管的正極漿料的制備方法,包括如下步驟:
S1、將聚偏二氟乙烯樹脂與N-甲基吡咯烷酮按質(zhì)量比8:92混合,攪拌分散,制成聚偏二氟乙烯膠液;攪拌分散的步驟為:先以公轉(zhuǎn)10rpm的速率攪拌3min;再以公轉(zhuǎn)25rpm且分散攪拌(即自轉(zhuǎn))2000rpm的速率攪拌120min,達到攪拌分散的效果。
S2、按正極活性物質(zhì)磷酸鐵鋰與N-甲基吡咯烷酮的質(zhì)量比為2:1的比例,將正極活性物質(zhì)加入N-甲基吡咯烷酮中浸潤,攪拌分散,得到正極活性物質(zhì)浸潤液;攪拌分散的步驟為:先以公轉(zhuǎn)10rpm的速率攪拌3min;再以公轉(zhuǎn)25rpm且分散攪拌(自轉(zhuǎn))2000rpm的速率攪拌60min,達到攪拌分散的效果。
S3、將正極活性物質(zhì)浸潤液加入碳納米管導電漿料(該導電漿料中,碳納米管的質(zhì)量濃度為5%)中,正極活性物質(zhì)浸潤液與碳納米管導電漿料的質(zhì)量比為7:1,攪拌分散,得到正極漿料預分散液;攪拌分散的步驟為:以公轉(zhuǎn)25rpm且分散攪拌(即自轉(zhuǎn))2000rpm的速率攪拌60min,達到攪拌分散的效果。
S4、將S1所得聚偏二氟乙烯膠液加入S3所得正極漿料預分散液中,以公轉(zhuǎn)25rpm且分散攪拌(即自轉(zhuǎn))2000rpm的速率攪拌180min進行混合攪拌分散,再在公轉(zhuǎn)15rpm的速率下攪拌30min達到穩(wěn)定后,得到均勻分散的含碳納米管的正極漿料。
本實施例的正極漿料可用于制備正極,并進一步制備鋰離子電池。
圖3是采用本實施例得到的正極漿料制備的極片的SEM圖,由圖可以看出,該極片中的碳納米管分散均勻,分散效果非常好。
采用本實施例的正極漿料涂布制備的極片的表面光滑且導電性好。
實施例2
一種均勻分散的含碳納米管的正極漿料制備方法,包括如下步驟:
S1、將聚偏二氟乙烯樹脂與N-甲基吡咯烷酮按質(zhì)量比6:94混合,攪拌分散,制成聚偏二氟乙烯膠液;攪拌分散的步驟為:先以公轉(zhuǎn)15rpm的速率攪拌5min;再以公轉(zhuǎn)20rpm且分散攪拌(即自轉(zhuǎn))2500rpm的速率攪拌150min,達到攪拌分散的效果。
S2、按正極活性物質(zhì)磷酸鐵鋰與N-甲基吡咯烷酮的質(zhì)量比為2:1的比例,將正極活性物質(zhì)加入N-甲基吡咯烷酮中浸潤,攪拌分散,得到正極活性物質(zhì)浸潤液;攪拌分散的步驟為:先以公轉(zhuǎn)15rpm的速率攪拌5min;再以公轉(zhuǎn)20rpm且分散攪拌(自轉(zhuǎn))2500rpm的速率攪拌80min,達到攪拌分散的效果。
S3、將正極活性物質(zhì)浸潤液加入碳納米管導電漿料(該導電漿料中,碳納米管的質(zhì)量濃度為5%)中,正極活性物質(zhì)浸潤液與碳納米管導電漿料的質(zhì)量比為7:1,攪拌分散,得到正極漿料預分散液;攪拌分散的步驟為:以公轉(zhuǎn)20rpm且分散攪拌(即自轉(zhuǎn))2500rpm的速率攪拌80min,達到攪拌分散的效果。
S4、將S1所得聚偏二氟乙烯膠液加入S3所得正極漿料預分散液中,以公轉(zhuǎn)20rpm且分散攪拌(即自轉(zhuǎn))2500rpm的速率攪拌180min進行混合攪拌分散,再在公轉(zhuǎn)10rpm的速率下攪拌60min達到穩(wěn)定后,得到均勻分散的含碳納米管的正極漿料。
圖4是采用本實施例得到的正極漿料制備的極片的SEM圖,由圖可以看出,該極片中的碳納米管分散均勻,分散效果很好。
采用本實施例的正極漿料涂布制備的極片的表面光滑且導電性好。
實施例3
一種均勻分散的含碳納米管的正極漿料的制備方法,包括如下步驟:
S1、將聚偏二氟乙烯樹脂與N-甲基吡咯烷酮按質(zhì)量比10:90混合,攪拌分散,制成聚偏二氟乙烯膠液;攪拌分散的步驟為:先以公轉(zhuǎn)13rpm的速率攪拌4min;再以公轉(zhuǎn)30rpm且分散攪拌(即自轉(zhuǎn))2300rpm的速率攪拌130min,達到攪拌分散的效果。
S2、按正極活性物質(zhì)磷酸鐵鋰與N-甲基吡咯烷酮的質(zhì)量比為2:1的比例,將正極活性物質(zhì)加入N-甲基吡咯烷酮中浸潤,攪拌分散,得到正極活性物質(zhì)浸潤液;攪拌分散的步驟為:先以公轉(zhuǎn)13rpm的速率攪拌4min;再以公轉(zhuǎn)30rpm、且分散攪拌(自轉(zhuǎn))2300rpm的速率攪拌70min,達到攪拌分散的效果。
S3、將正極活性物質(zhì)浸潤液加入碳納米管導電漿料(該導電漿料中,碳納米管的質(zhì)量濃度為5%)中,正極活性物質(zhì)浸潤液與碳納米管導電漿料的質(zhì)量比為7:1,攪拌分散,得到正極漿料預分散液;攪拌分散的步驟為:以公轉(zhuǎn)30rpm且分散攪拌(即自轉(zhuǎn))2300rpm的速率攪拌70min,達到攪拌分散的效果。
S4、將S1所得聚偏二氟乙烯膠液加入S3所得正極漿料預分散液中,以公轉(zhuǎn)30rpm且分散攪拌(即自轉(zhuǎn))2300rpm的速率攪拌170min進行混合攪拌分散,再在公轉(zhuǎn)20rpm的速率下攪拌50min達到穩(wěn)定后,得到均勻分散的含碳納米管的正極漿料。
本實施例的正極漿料可用于制備正極,并進一步制備鋰離子電池。
圖5是采用本實施例得到的正極漿料制備的極片的SEM圖,由圖可以看出,該極片中的碳納米管分散均勻,分散效果很好。
采用本實施例的正極漿料涂布制備的極片的表面光滑且導電性好。
實施例4
一種均勻分散的含碳納米管的正極漿料的制備方法,包括如下步驟:
S1、將聚偏二氟乙烯樹脂與N,N-二甲基甲酰胺DMF按質(zhì)量比7:93混合,攪拌分散,制成聚偏二氟乙烯膠液;攪拌分散的步驟為:先以公轉(zhuǎn)12rpm的速率攪拌5min;再以公轉(zhuǎn)28rpm且分散攪拌(即自轉(zhuǎn))2150rpm的速率攪拌140min,達到攪拌分散的效果。
S2、按正極活性物質(zhì)磷酸鐵鋰與DMF的質(zhì)量比為2:1的比例,將正極活性物質(zhì)加入DMF中浸潤,攪拌分散,得到正極活性物質(zhì)浸潤液;攪拌分散的步驟為:先以公轉(zhuǎn)13rpm的速率攪拌3min;再以公轉(zhuǎn)26rpm且分散攪拌(自轉(zhuǎn))2350rpm的速率攪拌75min,達到攪拌分散的效果。
S3、將正極活性物質(zhì)浸潤液加入碳納米管導電漿料(該導電漿料中,碳納米管的質(zhì)量濃度為4%)中,正極活性物質(zhì)浸潤液與碳納米管導電漿料的質(zhì)量比為8:1,攪拌分散,得到正極漿料預分散液;攪拌分散的步驟為:以公轉(zhuǎn)20rpm且分散攪拌(即自轉(zhuǎn))2300rpm的速率攪拌70min,達到攪拌分散的效果。
S4、將S1所得聚偏二氟乙烯膠液加入S3所得正極漿料預分散液中,以公轉(zhuǎn)25rpm且分散攪拌(即自轉(zhuǎn))2000rpm的速率攪拌175min進行混合攪拌分散,再在公轉(zhuǎn)14rpm的速率下攪拌45min達到穩(wěn)定后,得到均勻分散的含碳納米管的正極漿料。
本實施例的正極漿料可用于制備正極,并進一步制備鋰離子電池。
經(jīng)SEM表征,采用本實施例的正極漿料制備的極片中的碳納米管分散均勻,分散效果好。
采用本實施例的正極漿料涂布制備的極片的表面光滑且導電性好。
實施例5
一種均勻分散的含碳納米管的正極漿料的制備方法,包括如下步驟:
S1、將聚偏二氟乙烯樹脂與二甲基亞砜DMSO按質(zhì)量比7:93混合,攪拌分散,制成聚偏二氟乙烯膠液;攪拌分散的步驟為:先以公轉(zhuǎn)13rpm的速率攪拌3.5min;再以公轉(zhuǎn)26rpm且分散攪拌(即自轉(zhuǎn))2250rpm的速率攪拌145min,達到攪拌分散的效果。
S2、按正極活性物質(zhì)磷酸鐵鋰與DMSO的質(zhì)量比為2:1的比例,將正極活性物質(zhì)加入DMSO中浸潤,攪拌分散,得到正極活性物質(zhì)浸潤液;攪拌分散的步驟為:先以公轉(zhuǎn)10rpm的速率攪拌4.5min;再以公轉(zhuǎn)29rpm且分散攪拌(自轉(zhuǎn))2440rpm的速率攪拌70min,達到攪拌分散的效果。
S3、將正極活性物質(zhì)浸潤液加入碳納米管導電漿料(該導電漿料中,碳納米管的質(zhì)量濃度為6%)中,正極活性物質(zhì)浸潤液與碳納米管導電漿料的質(zhì)量比為5:1,攪拌分散,得到正極漿料預分散液;攪拌分散的步驟為:以公轉(zhuǎn)30rpm且分散攪拌(即自轉(zhuǎn))2100rpm的速率攪拌75min,達到攪拌分散的效果。
S4、將S1所得聚偏二氟乙烯膠液加入S3所得正極漿料預分散液中,以公轉(zhuǎn)22rpm且分散攪拌(即自轉(zhuǎn))2400rpm的速率攪拌160min進行混合攪拌分散,再在公轉(zhuǎn)15rpm的速率下攪拌45min達到穩(wěn)定后,得到均勻分散的含碳納米管的正極漿料。
本實施例的正極漿料可用于制備正極,并進一步制備鋰離子電池。
經(jīng)SEM表征,采用本實施例的正極漿料制備的極片中的碳納米管分散均勻,分散效果好。
采用本實施例的正極漿料涂布制備的極片的表面光滑且導電性好。
對比例1
本對比例提供一種含碳納米管的鋰離子電池正極漿料的制備方法(工藝流程圖參見圖2),包括如下步驟:
S1、將聚偏二氟乙烯樹脂與N-甲基吡咯烷酮按質(zhì)量比8:92混合,攪拌分散,制成聚偏二氟乙烯膠液(命名為S1溶液);攪拌分散的步驟為:先以公轉(zhuǎn)10rpm的速率攪拌3min;再以公轉(zhuǎn)25rpm、分散攪拌2000rpm的速率攪拌120min,達到攪拌分散的效果。
S2、向碳納米管漿料中加入50%的S1溶液,攪拌分散,得到導電膠液;攪拌分散的步驟為:以公轉(zhuǎn)25rpm、分散攪拌2000rpm的速率攪拌60min,達到攪拌分散的效果。
S3、將50%正極活性物質(zhì)加入經(jīng)S2得到的導電膠液中,攪拌分散,得到正極材料預分散漿料,攪拌分散的步驟為:先以公轉(zhuǎn)25rpm、分散攪拌2000rpm的速率攪拌60min。
S4、將剩余的50%正極活性物質(zhì)與剩余的50%S1膠液加入到經(jīng)S3得到的正極材料預分散漿料中,再以25rpm,2000rpm的速率攪拌90min,達到攪拌分散的效果,再以15rpm的速率下攪拌30min達到穩(wěn)定后,得到含碳納米管的正極漿料。
圖6是采用對比例1得到的含碳納米管的正極漿料制備的極片的SEM圖,由圖可以看出,碳納米管的分散性差,團聚嚴重。
對比例2
除S1、S2、S3的攪拌分散為下述內(nèi)容外,其他制備方法和條件與實施例3相同。
S1攪拌分散的過程為:以2300rpm的速率攪拌130min;
S2攪拌分散的過程為:以2300rpm的速率攪拌70min;
S3攪拌分散的過程為:以2300rpm的速率攪拌70min。
圖7是采用對比例2得到的正極漿料制備的極片的SEM圖,由圖可以看出,制備的極片中碳納米管的分散性差,團聚嚴重。
對實施例1~5和對比例1~2所得的正極漿料進行涂布,得到極片進行重量一致性測試,測試方法為:調(diào)取涂布機β-ray檢測記錄數(shù)據(jù),結(jié)果見表1。
對實施例1~5和對比例1~2所得的正極漿料涂布極片,并對所得極片進行導電性能測試,測試方法為:用四探針檢測儀對負極極片進行電阻率測試,結(jié)果見表1。
對實施例1~5和對比例1~2所得的正極漿料做成全電池進行內(nèi)阻測試,測試方法為:采取常規(guī)電壓內(nèi)阻測試儀對完成化成后電池進行內(nèi)阻測試,結(jié)果見表1。
將實施例1~5和對比例1~2所得的正極漿料進行涂布,并制成鋰離子電池進行電化學性能測試,測試條件為在室溫條件,采取1C/1C充放電進行循環(huán)測試,測試結(jié)果見表1及圖8。
表1
由上述測試結(jié)果可知,采用本發(fā)明所述制備方法所得的鋰離子電池正極漿料中,各組分的分散性能好,涂布重量Cov優(yōu)異,導電性能優(yōu)異,采用所得鋰離子電池正極漿料制得的鋰離子電池的電池循環(huán)次數(shù)高,容量保持率高。
申請人聲明,本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細方法,但本發(fā)明并不局限于上述詳細方法,即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細方法才能實施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應該明了,對本發(fā)明的任何改進,對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等,均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。