CN110707318A - 一种钛酸锂电池负极浆料的制备方法 - Google Patents

一种钛酸锂电池负极浆料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种钛酸锂电池负极浆料的制备方法，该方法通过先将钛酸锂和其他组分干混，可以使钛酸锂、粘结剂和分散剂、导电剂充分均匀的混合，使物料表面润湿性好，还可防止直接加入溶剂容易造成的物料之间发生的团聚现象，然后加入溶剂先使用超声预混，既可以防止气泡的产生，又可以使物料得到充分的浸润，然后继续采用球磨使物料充分分散均匀，防止出现大颗粒，提高浆料的稳定性和浆料在集流体上的附着力。而且，采用本发明的方法，可以缩短制浆时间至3h左右，显著提高了生产效率。

Description

一种钛酸锂电池负极浆料的制备方法
【技术领域】
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种钛酸锂电池负极浆料的制备方法。
【背景技术】
钛酸锂材料一般在电池中作为负极材料使用，由于钛酸锂的电势比纯金属锂的电势高，不易产生锂晶枝，放电电压平稳，而且钛酸锂具有较高的锂离子扩散系数，在充放电时，锂离子嵌入和脱嵌不会造成钛酸锂晶型结构的变化；因此，钛酸锂材料相对于碳负极材料，具有较高的安全稳定性，良好的快充性能和较长的循环寿命。
然而钛酸锂粒度较小，比表面积大，在制浆时，采用常规湿法混浆工艺分散性较差，不易搅拌均匀，影响浆料的均匀性。浆料不均匀还将影响涂布效果，导致电极片性能受到较大的影响。基于此，专利 201711188923.4公开了一种锂离子电池浆料及其制备方法，其采用高速分散器将混合浆液分散，虽然可一定程度上提高负极浆料的分散性，但是其还存在细小颗粒以及颗粒内部存在未完全浸润的问题。专利 201811266038.8也公开了一种锂离子电池浆料的制备方法，其将混料工序分为低速高粘搅拌、中速中粘搅拌、高速低粘搅拌、粘度调节和出浆等多道工序，所需工序较多，混料时间较长，影响因素多，不易控制。因此，有必要研发一种新的钛酸锂电池负极浆料的制备方法。
【发明内容】
本发明的目的就在于为解决现有技术的不足，而提供一种钛酸锂电池负极浆料的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种钛酸锂电池负极浆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先将钛酸锂活性粉、导电剂、粘结剂、分散剂混合均匀；
(2)在超声条件下，将步骤(1)得到的混合粉与溶剂混合均匀，得到预混浆料；
(3)将步骤(2)得到的预混浆料球磨过200目以上筛，得到负极浆料。优选的，所述步骤(1)导电剂为炭黑、导电石墨、石墨烯、碳纳米纤维、碳纳米管中的一种或两种以上组合；所述步骤(2)溶剂为N- 甲基吡咯烷酮、水或乙醇；所述粘结剂为聚四氟乙烯或/和聚偏氟乙烯；所述分散剂为选自聚乙二醇、纤维素类的任一种或两种以上组合物。
优选的，所述钛酸锂活性粉、导电剂、溶剂、粘结剂和分散剂质量比为100∶(2-6)∶(45-85)∶(1-2)∶(2-5)。
优选的，所述钛酸锂活性粉为包覆碳或石墨烯的钛酸锂活性粉。
优选的，所述步骤(2)超声频率为20-40KHz，时间为15-30min。
优选的，所述步骤(3)球磨采用氧化锆球磨，球磨速率为300- 800r/min，时间为90-150min。
本发明通过先将钛酸锂和其他组分干混，可以使钛酸锂、粘结剂和分散剂、导电剂充分均匀的混合，使物料表面润湿性好，还可防止直接加入溶剂容易造成的物料之间发生的团聚现象，然后加入溶剂先使用超声预混，既可以防止气泡的产生，又可以使物料得到充分的浸润，然后继续采用球磨使物料充分分散均匀，防止出现大颗粒，提高浆料的稳定性和浆料在集流体上的附着力。而且，采用本发明的方法，可以缩短制浆时间至 3h左右，显著提高了生产效率。
【具体实施方式】
下面结合实施方式对本发明作进一步说明。
本发明提供的一种钛酸锂电池负极浆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先将钛酸锂活性粉、导电剂、粘结剂、分散剂混合均匀；钛酸锂活性粉可采用纯的钛酸锂、碳包覆或石墨烯包覆钛酸锂粉、或掺杂的钛酸锂粉，优选采用性能优异的石墨烯包覆钛酸锂粉，可以减少钛酸锂与电解液的接触，减少胀气；导电剂可采用炭黑、导电石墨、石墨烯、碳纳米纤维、碳纳米管中的一种或两种以上组合；粘结剂优选使用聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯或两者组合，其含有的氟可一定程度上提高电子电导率；分散剂可选用聚乙二醇、纤维素类的任一种或两种以上组合物，上述分散剂化学性能稳定，分散效果好；优选的，钛酸锂活性粉、导电剂、溶剂、粘结剂和分散剂质量比为100∶(2-6)∶(45-85)∶(1-2)∶(2-5)。
(2)在超声条件下，将步骤(1)得到的混合粉与溶剂混合均匀，得到预混浆料；优选超声频率为20-40KHz，时间为15-30min；优选的，溶剂为N-甲基吡咯烷酮、水或乙醇；
(3)将步骤(2)得到的预混浆料球磨过200目以上筛，得到负极浆料。球磨优选采用氧化锆球磨，球磨速率为300-800r/min，时间为90- 150min。
因此，本发明通过先将钛酸锂和其他组分干混，可以使钛酸锂、粘结剂和分散剂、导电剂充分均匀的混合，提高物料表面润湿性，还可防止直接加入溶剂容易造成的物料之间发生的团聚现象；然后加入溶剂先使用超声预混，采用超声混合既可以去除气泡，减少物料之间的空隙，又可以使物料内部得到充分的浸润，然后继续采用球磨使物料充分分散均匀，防止出现大颗粒，提高浆料的稳定性和浆料在集流体上的附着力，因此，通过本发明提供的方法，显著改善了浆料的性能，有利于浆料在集流体上的涂布，而且，采用本发明的方法，可以缩短制浆时间至3h左右，显著提高了生产效率。
实施例1
本发明提供的一种钛酸锂电池负极浆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先将100g石墨烯包覆钛酸锂活性粉、3g炭黑、1.5g聚四氟乙烯、3.5g羧甲基纤维素钠加入搅拌桶中混合均匀；
(2)在超声条件下，将步骤(1)得到的混合粉与60mL水混合均匀，得到预混浆料；超声频率为20KHz，混合时间为20min；
(3)将步骤(2)得到的预混浆料采用氧化锆球磨过200目筛，得到负极浆料；所采用的球磨速率为600r/min，时间为120min。
实施例2
本发明提供的一种钛酸锂电池负极浆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先将100g钛酸锂活性粉、4g导电石墨、1.5g聚四氟乙烯、3g羧甲基纤维素加入搅拌桶中混合均匀；
(2)在超声条件下，将步骤(1)得到的混合粉与70mL水混合均匀，得到预混浆料；超声频率为25KHz，混合时间为20min；
(3)将步骤(2)得到的预混浆料采用氧化锆球磨过200目筛，得到负极浆料；球磨速率为800r/min，时间为100min。
实施例3
本发明提供的一种钛酸锂电池负极浆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先将100g钛酸锂活性粉、3g石墨烯、1g聚四氟乙烯、1g聚偏氟乙烯、4g羧甲基纤维素加入搅拌桶中混合均匀；
(2)在超声条件下，将步骤(1)得到的混合粉与50mL水混合均匀，得到预混浆料；超声频率为20KHz，混合时间为25min；
(3)将步骤(2)得到的预混浆料采用氧化锆球磨过200目筛，得到负极浆料；球磨速率为600r/min，时间为110min。
实施例4
本发明提供的一种钛酸锂电池负极浆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先将100g钛酸锂活性粉、3g碳纳米纤维、1g聚四氟乙烯、1g聚偏氟乙烯、3.5g聚乙二醇4000加入搅拌桶中混合均匀；
(2)在超声条件下，将步骤(1)得到的混合粉与50mL乙醇混合均匀，得到预混浆料；超声频率为30KHz，混合时间为15min；
(3)将步骤(2)得到的预混浆料采用氧化锆球磨过200目筛，得到负极浆料；球磨速率为500r/min，时间为140min。
实施例5
本发明提供的一种钛酸锂电池负极浆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先将100g钛酸锂活性粉、2.5g石墨烯、2g聚偏氟乙烯、4g聚乙二醇2000加入搅拌桶中混合均匀；
(2)在超声条件下，将步骤(1)得到的混合粉与65mLN甲基吡咯烷酮混合均匀，得到预混浆料；超声频率为20KHz，混合时间为20min；
(3)将步骤(2)得到的预混浆料采用氧化锆球磨过200目筛，得到负极浆料。球磨速率为600r/min，时间为130min。
实施例1-2所得负极浆料稳定性如表1-2所示。
表1实施例1所得负极浆料稳定性
测试时间 黏度mPa*s 固含量％
完成制浆 4150 44.8
存放8h 4300 44.8
存放16h 4370 44.9
存放24h 4400 45.1
表2实施例2所得负极浆料稳定性
Figure RE-GSB0000184849860000061
Figure RE-GSB0000184849860000071
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种钛酸锂电池负极浆料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)首先将钛酸锂活性粉、导电剂、粘结剂、分散剂混合均匀；
(2)在超声条件下，将步骤(1)得到的混合粉与溶剂混合均匀，得到预混浆料；
(3)将步骤(2)得到的预混浆料球磨并过200目以上筛，得到负极浆料。
2.如权利要求1所述的电池负极浆料的制备方法，其特征在于所述步骤(1)导电剂为炭黑、导电石墨、石墨烯、碳纳米纤维、碳纳米管中的一种或两种以上组合；所述步骤(2)溶剂为N-甲基吡咯烷酮、水或乙醇；所述粘结剂为聚四氟乙烯或/和聚偏氟乙烯；所述分散剂为选自聚乙二醇、纤维素类的任一种或两种以上组合物。
3.如权利要求2所述的钛酸锂电池负极浆料的制备方法，其特征在于所述钛酸锂活性粉、导电剂、溶剂、粘结剂和分散剂质量比为100∶(2-6)∶(45-85)∶(1-2)∶(2-5)。
4.如权利要求1所述的钛酸锂电池负极浆料的制备方法，其特征在于所述钛酸锂活性粉为包覆碳或石墨烯的钛酸锂活性粉。
5.如权利要求1所述的钛酸锂电池负极浆料的制备方法，其特征在于所述步骤(2)超声频率为20-40KHz，时间为15-30min。
6.如权利要求1所述的钛酸锂电池负极浆料的制备方法，其特征在于所述步骤(3)球磨采用氧化锆球磨，球磨速率为300-800r/min，时间为90-150min。
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