CN109244421A - 含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料及制备方法 - Google Patents

含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109244421A
CN109244421A CN201811216497.5A CN201811216497A CN109244421A CN 109244421 A CN109244421 A CN 109244421A CN 201811216497 A CN201811216497 A CN 201811216497A CN 109244421 A CN109244421 A CN 109244421A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon nanotube
glue
deionized water
pole slurry
aqueous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811216497.5A
Other languages
English (en)
Inventor
秦怀鹏
张瑞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TIANJIN SINOPOLY NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
TIANJIN SINOPOLY NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TIANJIN SINOPOLY NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical TIANJIN SINOPOLY NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201811216497.5A priority Critical patent/CN109244421A/zh
Publication of CN109244421A publication Critical patent/CN109244421A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/364—Composites as mixtures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H01M4/622—Binders being polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028—Positive electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明公开的含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料，包括纳米磷酸铁锂、水性粘合剂、增稠剂、复合导电剂、碳纳米管CNT分散液和去离子水，它们之间的质量比为(85～95)：(3～45)：(1～5)：(1～6)：(1～10)：(65～85)；所述复合导电剂包括固定组分和添加组分，所述固定组分为导电炭黑，所述添加组分包括导电石墨、炉黑、科琴黑、气相生长碳纤维和乙炔黑中的一种或多种，所述固定组分与添加组分之间质量比为1：(0.3～4.5)。本发明可以有效克服水性正极浆料中碳纳米管无法有效分散的缺陷，使得碳纳米管在水性正极浆料中的分散良好，得到流动性及稳定性高的正极浆料。

Description

含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料及制备方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料及制备方法。
背景技术
锂离子电池相对于铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池具有更高的能量密度、自放电小、循环寿命长等优点，当前已广泛应用于消费电子及动力电池领域。
目前，锂离子电池正极浆料一般采用含氟聚合物(如聚偏氟乙烯)作为粘合剂和NMP(N-甲基吡咯烷酮)作为溶剂。由于有机溶剂易于造成环境污染，并且对操作人员健康造成危害，因此，在涂布干燥过程中，需要增加成本投入，来回收有机溶剂，同时NMP的成本较高，增加了电池的整体生产成本。为此，人们研究开发了水性正极粘合剂体系，采用水性体系可以避免环境污染和降低生产成本。
同时，电池厂家都通过在正极浆料中加入炭黑类、石墨类或碳纳米纤维类等导电剂，来提高活性物质之间以及活性物质与集流体之间的导电特性。其中，炭黑类及石墨类导电剂虽然成本低，但是，它们的导电性能较差，往往需要加入较大的量才能起到较好的导电效果，这样便需要更多的粘合剂，而粘合剂的增加，会影响到同体积的电池容量或使得同容量的电池体积大，严重影响到电池的能量密度。此外，碳纳米管CNT具有较高的比表面积、较小的碳管直径和较大的管径比，其导电性能远高于炭黑和导电石墨，因此若在导电剂中适量添加碳纳米管，既能控制生产成本，又能提高活性物质之间以及活性物质与集流体之间的导电特性，从而可提高锂电池的功率特性和循环寿命。但是，碳纳米管应用至锂离子电池中的前提是分散要好，由于碳纳米管易发生团聚的现象，不易在溶剂中均匀分散，分散不好，使得最终的效果还不如其它的导电剂。
在水性正极粘合剂体系中，水性粘合剂一般为聚丙烯腈类产品，例如为聚丙烯腈PAN粘合剂，但是，聚丙烯腈PANPAN粘结剂含有-CN基团，因此，具有很高的极性。而碳纳米管作为一种非极性物质，在水性粘合剂中极难分散，二者混合之后，碳纳米管会极速团聚，导致碳纳米管无法分散。因此，极大限制了碳纳米管在水性正极浆料中的应用。
因此，目前迫切需要开发出一种技术，其可以有效克服水性正极浆料中碳纳米管无法有效分散的缺陷，使得碳纳米管在水性正极浆料中的分散良好，从而得到流动性及稳定性高的正极浆料。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料及制备方法，其可以有效克服水性正极浆料中碳纳米管无法有效分散的缺陷，使得碳纳米管在水性正极浆料中的分散良好，从而得到流动性及稳定性高的正极浆料，有利于提高电池生产厂家产品的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。
为此，本发明提供了含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料，包括纳米磷酸铁锂、水性粘合剂、增稠剂、复合导电剂、碳纳米管CNT分散液和去离子水，其中：
所述纳米磷酸铁锂、水性粘合剂、增稠剂、复合导电剂、碳纳米管CNT分散液和去离子水之间的质量比为(85～95)：(3～45)：(1～5)：(1～6)：(1～10)：(65～85)；
所述复合导电剂包括固定组分和添加组分，所述固定组分为导电炭黑，所述添加组分包括导电石墨、炉黑、科琴黑、气相生长碳纤维和乙炔黑中的一种或多种，所述固定组分与添加组分之间质量比为1：(0.3～4.5)。
其中，所述纳米磷酸铁锂、水性粘合剂、增稠剂、复合导电剂、碳纳米管CNT分散液和去离子水之间的质量比为(87～92)：(3～5)：(1～2.5)：(2～3)：(1～5)：(65～75)；
当所述添加组分包括导电石墨和/或乙炔黑时，所述固定组分与添加组分之间质量比为1：(0.5～3)。
其中，所述水性粘合剂包括丙烯腈多元共聚物LA133、丙烯腈多元共聚物LA132、丁苯橡胶SBR中的一种或多种。
其中，所述丙烯腈多元共聚物LA133和丙烯腈多元共聚物LA132的分子量为10000～1000000，固含量为15％；
所述增稠剂CMC为羧甲基纤维素钠；
所述羧甲基纤维素钠的数均分子量为5000～100000。
其中，所述碳纳米管CNT分散液的质量分数为5％，所述碳纳米管CNT分散液中采用的溶剂为去离子水；
所述纳米磷酸铁锂的平均尺寸为200～1400nm。
此外，本发明还提供了含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料的制备方法，包括以下步骤：
第一步、将增稠剂CMC和去离子水混合，中速搅拌均匀，形成第一胶液；
第二步、将碳纳米管CNT分散液加入第一胶液，并高速搅拌均匀，形成第二胶液；
第三步、将第二胶液和复合导电剂混合，高速搅拌均匀形成第三胶液；
第四步、在第三胶液中加入纳米磷酸铁锂，将纳米磷酸铁锂和第三胶液混合，高速搅拌均匀，形成第四胶液；
第五步、在第四胶液中加入水性粘合剂，高速搅拌均匀形成第五胶液；
第六步、在第五胶液中，继续加入去离子水，调节浆液粘度至预设粘度值；
第七步、将已调节好粘度的浆液消泡、过滤，得到水性正极浆料。
其中，在第一步中，所述增稠剂CMC和去离子水之间的质量比为(1～5)：(40～60)；
在第一步中，以800rpm～1000rpm的搅拌速度搅拌预设时长，所述预设时长为20～180min；
在第三步和第四步中，以1500～2200rpm的搅拌速度搅拌预设时长；
在第三步和第四步中，所述预设时长为10～240min；
在第六步中，所述预设粘度值为4000～8000mpas；
在第五步中的所述去离子水与增稠剂CMC之间的质量比为(3～15)：(1～5)。
其中，在第一步中，所述预设时长为30min；
在第三步和第四步中，以1500rpm～1800rpm的搅拌速度搅拌预设时长；
在第三步和第四步中，所述预设时长为90～150min。
其中，所述复合导电剂包括固定组分和添加组分，所述固定组分为导电炭黑，所述添加组分包括导电石墨、炉黑、科琴黑、气相生长碳纤维和乙炔黑中的一种或多种，所述固定组分与添加组分之间质量比为1：(0.3～4.5)；
所述水性粘合剂包括丙烯腈多元共聚物LA133、丙烯腈多元共聚物LA132、丁苯橡胶SBR中的一种或多种；
所述丙烯腈多元共聚物LA133和丙烯腈多元共聚物LA132的分子量为10000～1000000，固含量为15％；
所述增稠剂CMC为羧甲基纤维素钠；
所述羧甲基纤维素钠的数均分子量为5000～100000；
所述碳纳米管CNT分散液的质量分数为5％，所述碳纳米管CNT分散液中采用的溶剂为去离子水；
所述纳米磷酸铁锂的平均尺寸为200～1400nm。
其中，在第四步中，所述纳米磷酸铁锂的加入方式为：将所述纳米磷酸铁锂分为两等份，分别依次加入；
所述水性粘合剂与增稠剂CMC之间的质量比为(3～5)：(1～5)；
在第七步中，采取抽真空的方式进行消泡，所述抽真空后的压力为-0.085～-0.090MPa；
在第七步中，通过过滤网进行过滤。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料及制备方法，其可以有效克服水性正极浆料中碳纳米管无法有效分散的缺陷，使得碳纳米管在水性正极浆料中的分散良好，从而得到流动性及稳定性高的正极浆料，有利于提高电池生产厂家产品的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。
附图说明
图1为运用本发明提供的含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料的制备方法的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供了含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料，包括纳米磷酸铁锂、水性粘合剂、增稠剂、复合导电剂、碳纳米管CNT分散液和去离子水，其中：
所述纳米磷酸铁锂、水性粘合剂、增稠剂、复合导电剂、碳纳米管CNT分散液和去离子水之间的质量比为(85～95)：(3～45)：(1～5)：(1～6)：(1～10)：(65～85)；
所述复合导电剂包括固定组分和添加组分，所述固定组分为导电炭黑，所述添加组分包括导电石墨、炉黑、科琴黑、气相生长碳纤维和乙炔黑中的一种或多种，所述固定组分与添加组分之间质量比为1：(0.3～4.5)。
在本发明中，具体实现上，所述纳米磷酸铁锂、水性粘合剂、增稠剂、复合导电剂、碳纳米管CNT分散液和去离子水之间的质量比优选为(87～92)：(3～5)：(1～2.5)：(2～3)：(1～5)：(65～75)。
在本发明中，具体实现上，当所述添加组分包括导电石墨和/或乙炔黑时，所述固定组分与添加组分之间质量比为1：(0.5～3)。
需要说明的是，在本发明中，通过采用复合导电剂，可利用不同导电剂之间的协同效应，改善极片导电性，降低电池内阻，提高电池电化学性能。
在本发明中，所述水性粘合剂为本领域常规使用的水性粘合剂，所述水性粘合剂的加入，能提高极片附粘结力，降低电池内阻。
在本发明中，具体实现上，所述水性粘合剂包括丙烯腈多元共聚物(LA133)、丙烯腈多元共聚物(LA132)、丁苯橡胶(SBR)中的一种或多种。
具体实现上，所述丙烯腈多元共聚物(LA133)和丙烯腈多元共聚物(LA132)的分子量为10000～1000000，固含量为15％。
在本发明中，具体实现上，所述增稠剂CMC优选为羧甲基纤维素钠。
具体实现上，所述羧甲基纤维素钠的数均分子量可以为3000～300000，优选为5000～100000。
在本发明中，具体实现上，所述碳纳米管CNT分散液的质量分数为5％，所述碳纳米管CNT分散液中采用的溶剂可以为去离子水。
本发明中，所述纳米磷酸铁锂为正极浆料的主材，为本领域常规的材料。
在本发明中，具体实现上，所述纳米磷酸铁锂的平均尺寸为200～1400nm，在该尺寸范围内的磷酸铁锂，具有的倍率充放电性能、低温容量保持性能和循环性能更好。
此外，本发明还提供的含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料的制备方法，用于生产上述本发明提供的含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料，参见图1所示，该方法具体包括以下步骤：
第一步、将增稠剂CMC和去离子水混合，中速搅拌均匀(具体可以通过搅拌器来搅拌均匀)，形成第一胶液；
在本发明中，具体实现上，所述增稠剂CMC优选为羧甲基纤维素钠。
具体实现上，所述羧甲基纤维素钠的数均分子量可以为3000～300000，优选为5000～100000。
在本发明中，在第一步中，所述增稠剂CMC和去离子水之间的质量比为(1～5)：(40～60)。
在本发明中，在第一步中，以200～1500rpm(转数/分)的搅拌速度搅拌预设时长。
具体实现上，优选为以800rpm～1000rpm(转数/分)的搅拌速度搅拌预设时长。
具体实现上，进一步优选为以800rpm的搅拌速度搅拌预设时长。
具体实现上，在第一步中，所述预设时长可以为20～180min，优选为30min。
第二步、将碳纳米管CNT分散液加入第一胶液，并高速搅拌均匀，形成第二胶液；
在本发明中，在第二步中，具体实现上，所述碳纳米管CNT分散液的质量分数为5％，所述碳纳米管CNT分散液中采用的溶剂可以为去离子水。
第三步、将第二胶液和复合导电剂混合，高速搅拌均匀形成第三胶液；
在本发明中，所述复合导电剂包括固定组分和添加组分，所述固定组分为导电炭黑，所述添加组分包括导电石墨、炉黑、科琴黑、气相生长碳纤维和乙炔黑中的一种或多种，所述固定组分与添加组分之间质量比为1：(0.3～4.5)。
具体实现上，当所述添加组分包括导电石墨和/或乙炔黑时，所述固定组分与添加组分之间质量比为1：(0.5～3)。
第四步、在第三胶液中加入纳米磷酸铁锂，将纳米磷酸铁锂和第三胶液混合，高速搅拌均匀，形成第四胶液；
在本发明中，在第三步和第四步中，以1500～2700rpm(转数/分)的搅拌速度搅拌预设时长。
具体实现上，优选为以1500～2200rpm(转数/分)的搅拌速度搅拌预设时长。
具体实现上，进一步优选为以1500～1800rpm的搅拌速度搅拌预设时长。
具体实现上，在第三步和第四步中，所述预设时长可以为10～240min，优选为90～150min。
本发明中，在第四步中，所述纳米磷酸铁锂的加入方式优选为：将所述纳米磷酸铁锂分为两等份，分别依次加入，从而可以防止固含量过高，损坏搅拌器。
第五步、在第四胶液中加入水性粘合剂，高速搅拌均匀形成第五胶液；
在本发明中，具体实现上，所述水性粘合剂与增稠剂CMC之间的质量比为(3～5)：(1～5)。
具体实现上，所述水性粘合剂包括丙烯腈多元共聚物(LA133)、丙烯腈多元共聚物(LA132)、丁苯橡胶(SBR)中的一种或多种。具体实现上，所述丙烯腈多元共聚物(LA133)和丙烯腈多元共聚物(LA132)的分子量为10000～1000000，固含量为15％。
第六步、在第五胶液中，继续加入去离子水，调节浆液粘度至预设粘度值；
本发明中，在第六步中，所述预设粘度值优选为4000～8000mpas(毫帕秒)。
在本发明中，具体实现上，在第五步中的所述去离子水与增稠剂CMC之间的质量比为(3～15)：(1～5)。
第七步、将已调节好粘度的浆液消泡、过滤，得到水性正极浆料。
在本发明中，在第七步中，优选为采取抽真空的方式(通过抽真空机)进行消泡，所述抽真空后的压力优选为-0.085～-0.090MPa。因此，通过使用真空消泡，可以防止分散物料时产生的大量气泡难以除去，避免混合物料膨胀，胀满搅拌器。
在本发明中，在第七步中，优选为通过过滤网进行过滤。
因此，基于以上技术方案可知，对于本发明，本发明的水性正极浆料体系中采用去离子水作为溶剂，再配以本发明特定的加料顺序，能够大大改善了水性正极浆料中CNT分散困难的问题，具有很高的应用前景。
需要说明的是，基于以上方案可知，对于本发明，本发明利用增稠剂CMC与碳纳米管的非极性特点，先保证碳纳米管在增稠剂CMC中完全分散，再与主材磷酸铁锂分散，保证碳纳米管CNT已经被主材磷酸铁锂及增稠剂分散均匀且稳定存在；最后，再加入极性最强的水性粘合剂，从而可以避免碳纳米管CNT与水性粘合剂一接触即发生团聚的问题。因此，本发明能够有效克服水性正极浆料中碳纳米管无法有效分散的缺陷，使得碳纳米管在水性正极浆料中的分散良好，从而得到流动性及稳定性高的正极浆料。
下面结合实施例1至实施例4，以及对比例1至对比例4，说明根据本发明提供的含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料的制备方法的具体实现过程。
实施例1。
本实施例提供了一种含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料的制备方法：其包括如下步骤：
步骤一、在搅拌器中加入1重量份的增稠剂CMC(羧甲基纤维素钠)(厂家可以是陶氏，分子量30000)和50重量份的去离子水，中速800rpm搅拌5h，搅拌均匀后得到第一胶液；
步骤二、在第一胶液中加入5重量份的CNT分散液，高速1800rpm搅拌3h，搅拌均匀后得到第二胶液；
步骤三、在第二胶液中加入2重量份的导电炭黑，1重量份的导电石墨，高速1500rpm搅拌90min；
步骤四、将92重量份的纳米磷酸铁锂分等量的两部分，依次加入到搅拌器中，开始混合时搅拌转速为500rpm，混合物和胶液初混完成后，搅拌速度提升至高速分散，高速分散速度(即搅拌速度)为1800rpm；高速分散时间150min；
步骤五、加入15重量份的水性粘合剂LA133(厂家可以是成都茵地乐，固含量15％)，高速分散1500rpm，搅拌60min；
步骤六、加入5重量份去离子水，调整浆料粘度为4200mpas
步骤七、抽真空至-0.085MPa消泡后，经过滤网过滤得到水性正极浆料。
经过检测，本实施例制备的水性正极浆料流动性良好，刮料后细度在20μm以下。
实施例2。
本实施例提供了一种含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料的制备方法：其包括如下步骤：
步骤一、在搅拌器中加入1.5重量份的增稠剂CMC(羧甲基纤维素钠)(厂家可以是陶氏，分子量30000)和55重量份的去离子水，中速800rpm搅拌5h，搅拌均匀后得到第一胶液；
步骤二、在第一胶液中加入4.5重量份的CNT分散液，高速1800rpm搅拌3h，搅拌均匀后得到第二胶液；
步骤三、在第二胶液中加入2重量份的导电炭黑，1重量份的导电石墨，高速1500rpm搅拌90min；
步骤四、将92重量份的纳米磷酸铁锂分等量的两部分，依次加入到搅拌器中，开始混合时搅拌转速为500rpm，混合物和胶液初混完成后，搅拌速度提升至高速分散，高速分散速度为1800rpm；高速分散时间150min；
步骤五、加入15重量份的水性粘合剂LA133(厂家可以是成都茵地乐，固含量15％)，高速分散速度为1500rpm，搅拌时间为60min；
步骤六、加入5重量份去离子水，调整浆料粘度为5100mpas
步骤七、抽真空至-0.085MPa消泡后，经过滤网过滤得到水性正极浆料。
经过检测，本实施例制备的水性正极浆料流动性良好，刮料后细度在20μm以下。
实施例3。
本实施例提供了一种含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料的制备方法：其包括如下步骤：
步骤一、在搅拌器中加入1重量份的增稠剂CMC(羧甲基纤维素钠)(厂家可以是陶氏，分子量30000)和50重量份的去离子水，中速800rpm搅拌5h，搅拌均匀后得到第一胶液；
步骤二、在第一胶液中加入4重量份的CNT分散液，高速1800rpm搅拌3h，搅拌均匀后得到第二胶液；
步骤三、在第二胶液中加入2重量份的导电炭黑，1重量份的导电石墨，高速1500rpm搅拌90min；
步骤四、将92重量份的纳米磷酸铁锂分等量的两部分，依次加入到搅拌器中，开始混合时搅拌转速为500rpm，混合物和胶液初混完成后，搅拌速度提升至高速分散，高速分散速度为1800rpm；高速分散时间为150min；
步骤五、加入4重量份的水性粘合剂LA133(厂家可以是成都茵地乐，固含量15％)，高速分散1500rpm，搅拌60min；
步骤六、加入15重量份去离子水调整浆料粘度为6200mpas
步骤七、抽真空至-0.085MPa消泡后经过滤网过滤得到水性正极浆料。
经过检测，本实施例制备的水性正极浆料流动性良好，刮料后细度在20μm以下。
实施例4。
本实施例提供了一种含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料的制备方法：其包括如下步骤：
步骤一、在搅拌器中加入1.5重量份的增稠剂CMC(羧甲基纤维素钠)(厂家可以是陶氏，分子量30000)和50重量份的去离子水，中速800rpm搅拌5h，搅拌均匀后得到第一胶液；
步骤二、在第一胶液中加入5重量份的CNT分散液，高速1800rpm搅拌3h，搅拌均匀后得到第二胶液；
步骤三、在第二胶液中加入2重量份的导电炭黑，1重量份的导电石墨，高速1500rpm搅拌90min；
步骤四、将92重量份的纳米磷酸铁锂分等量的两部分，依次加入到搅拌器中，开始混合时搅拌转速为500rpm，混合物和胶液初混完成后，搅拌速度提升至高速分散，高速分散速度为1800rpm；高速分散时间为150min；
步骤五、加入4重量份的水性粘合剂LA133(厂家可以是成都茵地乐固含量15％)，高速分散1500rpm，搅拌60min；
步骤六、加入13重量份去离子水调整浆料粘度为4600mpas
步骤七、抽真空至-0.085MPa消泡后，经过滤网过滤得到水性正极浆料。
经过检测，本实施例的水性正极浆料流动性良好，刮料后细度在20μm以下。
对比例1。
本对比例提供了一种水性正极浆料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、在搅拌器中加入5重量份的CNT分散液和50重量份的去离子水，高速1500rpm搅拌3h，搅拌均匀后得到第一胶液；
步骤二、在第一胶液中加入2重量份的导电炭黑，1重量份的导电石墨，高速1500rpm搅拌90min，搅拌均匀后得到第二胶液；
步骤三、将92重量份的纳米磷酸铁锂分等量的两部分，依次加入到搅拌器中，开始混合时搅拌转速为500rpm，混合物和胶液初混完成后，搅拌速度提升至高速分散，高速分散速度为1800rpm；高速分散时间150min；
步骤四、加入15重量份的水性粘合剂LA133(厂家可以是成都茵地乐固含量15％)，高速分散1500rpm，搅拌60min；
步骤五、加入4重量份去离子水调整浆料粘度为7100mpas
步骤六、抽真空至-0.085MPa消泡后，经过滤网过滤得到水性正极浆料。
经过检测，本对比例的水性正极浆料流动性差，刮料后细度在80μm以上。
对比例2。
本对比例提供了一种水性正极浆料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、在搅拌器中加入5重量份的重量份的水性粘合剂LA133(成都茵地乐固含量15％)和55重量份的去离子水，中速800rpm搅拌0.5h，搅拌均匀后得到第一胶液；
步骤二、在第一胶液中加入5重量份的CNT分散液，高速1800rpm搅拌3h，搅拌均匀后得到第二胶液；
步骤三、在第二胶液中加入2重量份的导电炭黑，1重量份的导电石墨，高速1500rpm搅拌90min；
步骤四、将92重量份的纳米磷酸铁锂分等量的两部分，依次加入到搅拌器中，开始混合时搅拌转速为500rpm，混合物和胶液初混完成后，搅拌速度提升至高速分散，高速分散速度为1800rpm；高速分散时间为150min；
步骤五、加入15重量份去离子水调整浆料粘度为8000mpas
步骤六、抽真空至-0.085MPa消泡后经过滤网过滤得到水性正极浆料。
经过检测，本对比例的水性正极浆料流动性良好，刮料后细度在100μm以上。
对比例3。
本对比例提供了一种水性正极浆料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、在搅拌器中加入5重量份的重量份的水性粘合剂LA133(厂家是成都茵地乐，固含量15％)和50重量份的去离子水，中速800rpm搅拌0.5h，搅拌均匀后得到第一胶液；
步骤二、在第一胶液中加入2重量份的导电炭黑，1重量份的导电石墨，高速1800rpm搅拌90min，搅拌均匀后得到第二胶液；
步骤三、在第二胶液中加入5重量份的CNT分散液，高速1500rpm搅拌90min；
步骤四、将92重量份的纳米磷酸铁锂分等量的两部分，依次加入到搅拌器中，开始混合时搅拌转速为500rpm，混合物和胶液初混完成后，搅拌速度提升至高速分散，高速分散速度为1800rpm；高速分散时间为150min；
步骤五、加入15重量份去离子水调整浆料粘度为7500mpas
步骤六、抽真空至-0.085MPa消泡后，经过滤网过滤得到水性正极浆料。
经过检测，本对比例的水性正极浆料流动性良好，刮料后细度在80μm以上。
对比例4。
本本对比例提供了一种水性正极浆料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、在搅拌器中加入5重量份的CNT分散液和55重量份的去离子水，高速1800rpm搅拌3h，搅拌均匀后得到第一胶液；
步骤二、在第一胶液中加入2重量份的导电炭黑，1重量份的导电石墨，高速1500rpm搅拌90min，搅拌均匀后得到第二胶液；
步骤三、将92重量份的纳米磷酸铁锂分等量的两部分，依次加入到搅拌器中，开始混合时搅拌转速为500rpm，混合物和胶液初混完成后，搅拌速度提升至高速分散，高速分散速度为1800rpm；高速分散时间为150min；
步骤四、加入5重量份的水性粘合剂LA133(厂家是成都茵地乐，固含量15％)及1.5份增稠剂CMC)(厂家是陶氏，分子量30000)高速分散1500rpm，搅拌60min；
步骤五、加入14重量份去离子水调整浆料粘度为6400mpas
步骤六、抽真空至-0.085MPa消泡后，经过滤网过滤得到水性正极浆料。
经过检测，本对比例的水性正极浆料流动性良好，刮料后细度在100μm以下。
基于上述的实施例及对比例，采用如下的方法测试其制备获得的水性正极浆料的各项性能：
水性正极浆料性能测试(粘度、细度测试，浆料状态、浆料沉降性测试)，其中：
1、利用旋转粘度计，刮板细度计分别对实施例1～4、对比例1～4的水性正极浆料进行测定；
2、利用100ml量筒测试静置24h后下层浆料与上层浆料的固含量差值：观察浆料流动性状态。
经过测试，实施例1～4、对比例1～4的水性正极浆料粘度、细度、沉降性及浆料状态的测试结果如下表1所示：
表1：实施例1～5、对比例1～4的水性正极浆料粘度、细度、沉降性及浆料状态。
从上述表1的结果对比可以看出，通过本发明制备的水性正极浆料，其流动性能更好、稳定性更强。
综上所述，本发明提供的水性正极浆料，有利于提高电池的综合性能。
因此，基于上面的表述可知，与现有技术相比较，本发明提供的含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料及制备方法，其可以有效克服水性正极浆料中碳纳米管无法有效分散的缺陷，使得碳纳米管在水性正极浆料中的分散良好，从而得到流动性及稳定性高的正极浆料，有利于提高电池生产厂家产品的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料，其特征在于，包括纳米磷酸铁锂、水性粘合剂、增稠剂、复合导电剂、碳纳米管CNT分散液和去离子水，其中：
所述纳米磷酸铁锂、水性粘合剂、增稠剂、复合导电剂、碳纳米管CNT分散液和去离子水之间的质量比为(85～95)：(3～45)：(1～5)：(1～6)：(1～10)：(65～85)；
所述复合导电剂包括固定组分和添加组分，所述固定组分为导电炭黑，所述添加组分包括导电石墨、炉黑、科琴黑、气相生长碳纤维和乙炔黑中的一种或多种，所述固定组分与添加组分之间质量比为1：(0.3～4.5)。
2.如权利要求1所述的磷酸铁锂电池水性正极浆料，其特征在于，所述纳米磷酸铁锂、水性粘合剂、增稠剂、复合导电剂、碳纳米管CNT分散液和去离子水之间的质量比为(87～92)：(3～5)：(1～2.5)：(2～3)：(1～5)：(65～75)；
当所述添加组分包括导电石墨和/或乙炔黑时，所述固定组分与添加组分之间质量比为1：(0.5～3)。
3.如权利要求1所述的磷酸铁锂电池水性正极浆料，其特征在于，所述水性粘合剂包括丙烯腈多元共聚物LA133、丙烯腈多元共聚物LA132、丁苯橡胶SBR中的一种或多种。
4.如权利要求3所述的磷酸铁锂电池水性正极浆料，其特征在于，所述丙烯腈多元共聚物LA133和丙烯腈多元共聚物LA132的分子量为10000～1000000，固含量为15％；
所述增稠剂CMC为羧甲基纤维素钠；
所述羧甲基纤维素钠的数均分子量为5000～100000。
5.如权利要求1至4中任一项所述的磷酸铁锂电池水性正极浆料，其特征在于，所述碳纳米管CNT分散液的质量分数为5％，所述碳纳米管CNT分散液中采用的溶剂为去离子水；
所述纳米磷酸铁锂的平均尺寸为200～1400nm。
6.含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、将增稠剂CMC和去离子水混合，中速搅拌均匀，形成第一胶液；
第二步、将碳纳米管CNT分散液加入第一胶液，并高速搅拌均匀，形成第二胶液；
第三步、将第二胶液和复合导电剂混合，高速搅拌均匀形成第三胶液；
第四步、在第三胶液中加入纳米磷酸铁锂，将纳米磷酸铁锂和第三胶液混合，高速搅拌均匀，形成第四胶液；
第五步、在第四胶液中加入水性粘合剂，高速搅拌均匀形成第五胶液；
第六步、在第五胶液中，继续加入去离子水，调节浆液粘度至预设粘度值；
第七步、将已调节好粘度的浆液消泡、过滤，得到水性正极浆料。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在第一步中，所述增稠剂CMC和去离子水之间的质量比为(1～5)：(40～60)；
在第一步中，以800rpm～1000rpm的搅拌速度搅拌预设时长，所述预设时长为20～180min；
在第三步和第四步中，以1500～2200rpm的搅拌速度搅拌预设时长；
在第三步和第四步中，所述预设时长为10～240min；
在第六步中，所述预设粘度值为4000～8000mpas；
在第五步中的所述去离子水与增稠剂CMC之间的质量比为(3～15)：(1～5)。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在第一步中，所述预设时长为30min；
在第三步和第四步中，以1500rpm～1800rpm的搅拌速度搅拌预设时长；
在第三步和第四步中，所述预设时长为90～150min。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述复合导电剂包括固定组分和添加组分，所述固定组分为导电炭黑，所述添加组分包括导电石墨、炉黑、科琴黑、气相生长碳纤维和乙炔黑中的一种或多种，所述固定组分与添加组分之间质量比为1：(0.3～4.5)；
所述水性粘合剂包括丙烯腈多元共聚物LA133、丙烯腈多元共聚物LA132、丁苯橡胶SBR中的一种或多种；
所述丙烯腈多元共聚物LA133和丙烯腈多元共聚物LA132的分子量为10000～1000000，固含量为15％；
所述增稠剂CMC为羧甲基纤维素钠；
所述羧甲基纤维素钠的数均分子量为5000～100000；
所述碳纳米管CNT分散液的质量分数为5％，所述碳纳米管CNT分散液中采用的溶剂为去离子水；
所述纳米磷酸铁锂的平均尺寸为200～1400nm。
10.如权利要求6至9中任一项所述的制备方法，其特征在于，在第四步中，所述纳米磷酸铁锂的加入方式为：将所述纳米磷酸铁锂分为两等份，分别依次加入；
所述水性粘合剂与增稠剂CMC之间的质量比为(3～5)：(1～5)；
在第七步中，采取抽真空的方式进行消泡，所述抽真空后的压力为-0.085～-0.090MPa；
在第七步中，通过过滤网进行过滤。
CN201811216497.5A 2018-10-18 2018-10-18 含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料及制备方法 Pending CN109244421A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811216497.5A CN109244421A (zh) 2018-10-18 2018-10-18 含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811216497.5A CN109244421A (zh) 2018-10-18 2018-10-18 含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料及制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109244421A true CN109244421A (zh) 2019-01-18

Family

ID=65052403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811216497.5A Pending CN109244421A (zh) 2018-10-18 2018-10-18 含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109244421A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110190249A (zh) * 2019-04-19 2019-08-30 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种硅碳负极的合浆方法
CN111785532A (zh) * 2020-07-09 2020-10-16 重庆中科超容科技有限公司 一种碳纳米管/活性炭的超电容水性浆料及其制备方法
CN112447969A (zh) * 2019-09-04 2021-03-05 深圳市拓邦锂电池有限公司 磷酸铁锂电池的水系正极浆料及其制备方法
CN112467142A (zh) * 2020-11-25 2021-03-09 湖南高瑞电源材料有限公司 一种水溶液型磷酸铁锂正极粘合剂、制备方法及其应用
CN112838210A (zh) * 2021-01-26 2021-05-25 江西安驰新能源科技有限公司 一种水溶性锂电池正极浆料合浆工艺
CN112952061A (zh) * 2021-03-01 2021-06-11 芜湖天弋能源科技有限公司 一种磷酸铁锂水性正极浆料及其制备方法、环保长循环型锂离子电池
CN113921785A (zh) * 2021-09-29 2022-01-11 陕西红马科技有限公司 一种三维立体网状碳涂层三元正极材料的制备方法
WO2023026898A1 (ja) * 2021-08-27 2023-03-02 デンカ株式会社 正極組成物の製造方法及び正極の製造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103400991A (zh) * 2013-08-13 2013-11-20 天奈(镇江)材料科技有限公司 水性碳纳米管浆料及其制备方法
CN103840164A (zh) * 2012-11-23 2014-06-04 中国科学院金属研究所 一种碳纳米导电剂用于锂离子电池水系浆料的方法
CN105206797A (zh) * 2015-09-10 2015-12-30 中天储能科技有限公司 一种锂离子电池水性正极浆料配料工艺
CN105261753A (zh) * 2015-08-31 2016-01-20 无锡市嘉邦电力管道厂 一种锂离子电池水性正极浆料及其制备方法
CN105552367A (zh) * 2015-12-21 2016-05-04 中盐安徽红四方锂电有限公司 一种含cnt的锂离子电池水性正极浆料及其制备方法
CN106684381A (zh) * 2017-01-13 2017-05-17 天津中聚新能源科技有限公司 水性正极浆料及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103840164A (zh) * 2012-11-23 2014-06-04 中国科学院金属研究所 一种碳纳米导电剂用于锂离子电池水系浆料的方法
CN103400991A (zh) * 2013-08-13 2013-11-20 天奈(镇江)材料科技有限公司 水性碳纳米管浆料及其制备方法
CN105261753A (zh) * 2015-08-31 2016-01-20 无锡市嘉邦电力管道厂 一种锂离子电池水性正极浆料及其制备方法
CN105206797A (zh) * 2015-09-10 2015-12-30 中天储能科技有限公司 一种锂离子电池水性正极浆料配料工艺
CN105552367A (zh) * 2015-12-21 2016-05-04 中盐安徽红四方锂电有限公司 一种含cnt的锂离子电池水性正极浆料及其制备方法
CN106684381A (zh) * 2017-01-13 2017-05-17 天津中聚新能源科技有限公司 水性正极浆料及其制备方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110190249A (zh) * 2019-04-19 2019-08-30 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种硅碳负极的合浆方法
CN112447969A (zh) * 2019-09-04 2021-03-05 深圳市拓邦锂电池有限公司 磷酸铁锂电池的水系正极浆料及其制备方法
CN111785532A (zh) * 2020-07-09 2020-10-16 重庆中科超容科技有限公司 一种碳纳米管/活性炭的超电容水性浆料及其制备方法
CN111785532B (zh) * 2020-07-09 2022-04-12 重庆中科超容科技有限公司 一种碳纳米管/活性炭的超电容水性浆料及其制备方法
CN112467142A (zh) * 2020-11-25 2021-03-09 湖南高瑞电源材料有限公司 一种水溶液型磷酸铁锂正极粘合剂、制备方法及其应用
CN112838210A (zh) * 2021-01-26 2021-05-25 江西安驰新能源科技有限公司 一种水溶性锂电池正极浆料合浆工艺
CN112952061A (zh) * 2021-03-01 2021-06-11 芜湖天弋能源科技有限公司 一种磷酸铁锂水性正极浆料及其制备方法、环保长循环型锂离子电池
WO2023026898A1 (ja) * 2021-08-27 2023-03-02 デンカ株式会社 正極組成物の製造方法及び正極の製造方法
CN113921785A (zh) * 2021-09-29 2022-01-11 陕西红马科技有限公司 一种三维立体网状碳涂层三元正极材料的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109244421A (zh) 含有碳纳米管的磷酸铁锂电池水性正极浆料及制备方法
CN106207129B (zh) 一种高倍率锂离子电池正极浆料的制备方法
CN107706424B (zh) 碳纳米管导电浆料及其制备方法和锂离子电池
CN106684381A (zh) 水性正极浆料及其制备方法
CN107204446B (zh) 锂离子电池正极材料及其制备方法
CN107316992B (zh) 钛酸锂负极材料及其制备方法
CN108923025B (zh) 一种高效的锂离子电池浆料的制备工艺
CN106299250B (zh) 一种电极浆料的制备方法
CN109962240A (zh) 碳纳米管为导电剂的锂氟化碳电池用正极浆料制作方法
CN111883736A (zh) 一种锂离子电池正极浆料的制备方法
CN106684333B (zh) 一种锂离子电池负极浆料及其制备方法
CN109904430A (zh) 一种石墨负极浆料的混料方法
JP2018526801A (ja) リチウムイオン電池負極材料及びその製造方法並びにリチウムイオン電池
CN105226254A (zh) 一种纳米硅颗粒-石墨纳米片-碳纤维复合材料及其制备方法与应用
CN105819419A (zh) 一种超级电容器用二维多孔炭纳米片的制备方法
CN110034276A (zh) 一种正极材料的混料制浆方法
Zhang et al. Effect of triton X-100 as dispersant on carbon black for LiFePO4 cathode
CN107742695A (zh) 一种用于柔性锂离子电池的三维多孔复合极片的制备方法
CN112151801A (zh) 锂离子电池正极浆料及其制备方法
CN109713307A (zh) 一种双杂元素掺杂多孔碳纳米棒负极材料的制备方法与应用
CN108923020A (zh) 一种含vgcf的锂离子电池水系正极浆料的制备方法
CN105609329A (zh) 一种高性能不对称电容器的正负电极材料及其制备方法
CN109037651A (zh) 一种改性碳纳米管负极材料的制备方法
CN108511692A (zh) 一种锂离子电池电极及其制备方法
CN114373930B (zh) 含植物硬碳材料的锂电池负极浆料制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190118