CN112151803B - 一种锂离子电池负极浆料的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂离子电池负极浆料的制备工艺，包括下列步骤：（1）聚丙烯酸胶液、氢氧化锂按配比混合均匀得到胶液A；（2）羧甲基纤维素钠、去离子水按配比混合均匀得到胶液B；（3）胶液A与胶液B按配比混合均匀得到胶液C；（4）负极添加剂硅酸镁锂与胶液C按配比混合均匀得到胶液D；（5）胶液D与石墨、导电炭、水性粘合剂LA133、碳酸乙烯酯、去离子水混合搅拌分散得到负极浆料。本发明的锂离子电池负极浆料的制备工艺，所制备的负极浆料稳定性好、固含量高，由此负极浆料所制备的锂离子电池具有首效高、容量高、循环性能优异。

Description

一种锂离子电池负极浆料的制备工艺
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池负极浆料的制备工艺。
背景技术
锂离子电池因具有无记忆效应、绿色环保无污染、循环寿命长、自放电低等优势被广泛应用在电子产品、储能电站、动力汽车、应急电源等领域。但是当前汽车所搭载的动力电池续航里程普遍不高，以及储能***里有限的空间需要容纳更多的电量，导致人们对高容量电池的需求越来越迫切，因此当务之急是在保证安全的前提下，尽可能的提高电芯容量。而浆料的制备工艺对电芯的容量的提高具有不可忽视的影响，是锂离子电池整个生产工艺中重要的环节。
通常地，负极浆料的制作过程如下：将石墨与导电剂混合后，将预溶解的羧甲基纤维素钠加入后低速搅拌，再将水性粘合剂LA133、碳酸乙烯酯（EC）、去离子水加入高速分散后便可制备成浆料。但此类合浆工艺存在以下弊端：浆料稳定性略差，浆料固含量较低，电池首次充放电效率低等。
发明内容
本发明的目的是提供一种锂离子电池负极浆料的制备工艺，所制备的负极浆料稳定性好、固含量高，由此负极浆料所制备的锂离子电池具有首效高、容量高、循环性能优异。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种锂离子电池负极浆料的制备工艺，包括以下步骤：
（1）将聚丙烯酸胶液与氢氧化锂按比例混合均匀得到胶液A。
（2）将羧甲基纤维素钠与去离子水按比例混合均匀得到胶液B。
（3）将步骤（1）所得的胶液A与步骤（2）所得的胶液B按比例混合均匀得到胶液C。
（4）将负极添加剂硅酸镁锂与步骤（3）所得的胶液C按比例混合均匀得到胶液D。
（5）将步骤（4）所得的胶液D加入到石墨、导电炭的混合粉料中，低速搅拌后加入水性粘合剂LA133、碳酸乙烯酯、去离子水，高速分散后得到浆料。
优选的，步骤（1）中所述聚丙烯酸胶液的固含量为20~30%，所述聚丙烯酸胶液、氢氧化锂的质量比为1:0.10~0.14。
优选的，步骤（2）中所述羧甲基纤维素钠、去离子水的质量比为1:45~65。
优选的，步骤（3）中所述胶液A、胶液B的质量比为1:20~50。
优选的，步骤（4）中所述负极添加剂硅酸镁锂、胶液C的质量比为1:50~80。
优选的，步骤（5）中所述胶液D、石墨、导电炭、水性粘合剂LA133、碳酸乙烯酯、去离子水的质量比为0.1-0.4:1:0.01-0.03:0.1-0.4:0.005-0.02:0.4-0.6。
优选的，步骤（5）中所述低速搅拌的公转速度为10~20rpm/min，分散速度为500~1000rpm/min，搅拌时间为20~60min。
优选的，步骤（5）中所述高速分散的公转速度为20~35rpm/min，分散速度为2000~3000rpm/min，时间为150~240min。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明锂离子电池负极浆料的制备工艺中加入聚丙烯酸锂（聚丙烯酸胶液与氢氧化锂混合均匀得到）、负极添加剂硅酸镁锂，其中聚丙烯酸锂具有增加极片粘接力、抑制颗粒粉化的作用，进而提升了电池的循环性能；硅酸镁锂具有提高浆料悬浮性、化学稳定性的作用，进而提升浆料的固含量，且硅酸镁锂表面具有大量的可交换的阳离子，进而提高了首效。
（2）本发明锂离子电池负极浆料解决了现有技术中锂离子电池负极浆料稳定性差、首次充放电效率低等缺陷，所制备的负极浆料稳定性好、固含量高，由此负极浆料所制备的锂离子电池具有首效高、容量高、循环性能优异的特点。
附图说明
图1为本发明实施例1、对比例1与对比例2中锂离子电池负极浆料的粘度变化图。
图2为本发明实施例1、对比例1与对比例2中锂离子电池负极浆料所制备的锂离子电池的容量保持率变化图。
图3为本发明实施例2、对比例3与对比例4中锂离子电池负极浆料的粘度变化图。
图4为本发明实施例2、对比例3与对比例4中锂离子电池负极浆料所制备的锂离子电池的容量保持率变化图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1、对比例1、对比例2中所用石墨是由深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司所提供。
实施例2、对比例3、对比例4中所用石墨是由东莞市新能源科技有限公司所提供。
实施例1
一种锂离子电池负极浆料的制备工艺，包括以下步骤：
（1）将聚丙烯酸胶液、氢氧化锂按照质量比1:0.132混合均匀得到胶液A。
（2）将羧甲基纤维素钠、去离子水按照质量比1:50混合均匀得到胶液B。
（3）将胶液A与胶液B按质量比1:25混合，混合均匀得到胶液C。
（4）将硅酸镁锂与胶液C按质量比1:55中混合，混合均匀得到胶液D。
（5）将胶液D加入到石墨、导电炭的混合粉料中低速搅拌使得混合粉料润湿，搅拌参数具体为：公转速度为15rpm/min，分散速度为600rpm/min，搅拌时间为30min；再加入水性粘合剂LA133、碳酸乙烯酯、去离子水进行高速分散得到浆料，具体参数为：公转速度为25rpm/min，分散速度为2200rpm/min，时间为180min，其中胶液D、石墨、导电炭、水性粘合剂LA133、碳酸乙烯酯、去离子水的质量比为0.15：1：0.01：0.15:0.01:0.46。
实施例2
一种锂离子电池负极浆料的制备工艺，包括以下步骤：
（1）将聚丙烯酸胶液、氢氧化锂按照质量比1:0.128混合均匀得到胶液A。
（2）将羧甲基纤维素钠、去离子水按照质量比1:50混合均匀得到胶液B。
（3）将胶液A与胶液B按质量比1:30混合均匀得到胶液C。
（4）将硅酸镁锂与胶液C按质量比1:50混合均匀得到胶液D。
（5）将胶液D加入到石墨、导电炭的混合粉料中低速搅拌使得混合粉料润湿，搅拌参数具体为：公转速度为15rpm/min，分散速度为600rpm/min，搅拌时间为30min；再加入水性粘合剂LA133、碳酸乙烯酯、去离子水进行高速分散得到浆料，具体参数为：公转速度为25rpm/min，分散速度为2200rpm/min，时间为180min，其中胶液D、石墨、导电炭、水性粘合剂LA133、碳酸乙烯酯、去离子水的质量比为0.15:1:0.01:0.15:0.01:0.40。
对比例1
与实施例1的区别仅在于：不包括步骤（3）、步骤（4），将步骤（5）中胶液D替换成胶液B。
对比例2
与实施例1的区别仅在于：不包括步骤（4），将步骤（5）中胶液D替换成胶液C。
对比例3
与实施例2的区别仅在于：不包括步骤（3）、步骤（4），将步骤（5）中胶液D替换成胶液B。
对比例4
与实施例2的区别仅在于：不包括步骤（4），将步骤（5）中胶液D替换成胶液C。
将实施例1-2和对比例1-4所得的锂离子电池负极浆料进行性能测试，性能测试结果如表1、图1和图3所示：
表1 锂离子电池负极浆料性能测试结果
Figure 518841DEST_PATH_IMAGE002
将实施例和对比例所得的负极浆料制备锂离子电池进行性能测试，性能测试结果如表2、图2、图4所示；制备过程具体为：将正极片、负极片以及锂电池隔膜卷绕成电芯，将电芯置于铝塑膜中进行烘烤，向电芯中注入电解液，封口并静置，然后对电芯进行化成和老化，得到锂离子电池，其中，负极片的制备为：将实施例所得的负极浆料涂覆在铜箔的两面，在50~90℃干燥，后依次进行冷压、分条，得到负极片；锂电池隔膜：由Celgard公司提供的聚乙烯隔离膜；电解液：含有1M的六氟磷酸锂(LiPF6)，溶剂为碳酸甲乙酯∶碳酸二甲酯∶碳酸乙烯酯＝3∶2∶5(体积比)的混合溶剂；正极片：由正极活性材料LFP、正极粘结剂PVDF、正极导电剂炭黑加入、溶剂NMP涂覆在铝箔上制备而成。
表2 锂离子电池的性能结果表
Figure 170402DEST_PATH_IMAGE004
采用本发明制备工艺所制备的负极浆料，其粘度在48h内稳定性更优，在粘度基本一致时，其固含量更高，更有利于节约成本，由浆料制备成的电池具有首效高、容量高、以及优异的循环性能，实施例1电池的1C/1C循环2400次容量保持率在88.7%，实施例2的1C/1C循环 2200次容量保持率在89.1%。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种锂离子电池负极浆料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将聚丙烯酸胶液与氢氧化锂按比例混合均匀得到胶液A；
（2）将羧甲基纤维素钠与去离子水按比例混合均匀得到胶液B；
（3）将步骤（1）所得的胶液A与步骤（2）所得的胶液B按比例混合均匀得到胶液C；
（4）将负极添加剂硅酸镁锂与步骤（3）所得的胶液C按比例混合均匀得到胶液D；
（5）将步骤（4）所得的胶液D加入到石墨、导电炭的混合粉料中，低速搅拌后加入水性粘合剂LA133、碳酸乙烯酯、去离子水，高速分散后得到浆料；
步骤（3）中所述胶液A、胶液B的质量比为1:20~50，步骤（4）中所述负极添加剂硅酸镁锂、胶液C的质量比为1:50~80。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池负极浆料的制备工艺，其特征在于：步骤（1）中所述聚丙烯酸胶液的固含量为20~30%，所述聚丙烯酸胶液、氢氧化锂的质量比为1:0.10~0.14。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池负极浆料的制备工艺，其特征在于：步骤（2）中所述羧甲基纤维素钠、去离子水的质量比为1:45~65。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池负极浆料的制备工艺，其特征在于：步骤（5）中所述胶液D、石墨、导电炭、水性粘合剂LA133、碳酸乙烯酯、去离子水的质量比为0.1-0.4:1:0.01-0.03:0.1-0.4:0.005-0.02:0.4-0.6。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池负极浆料的制备工艺，其特征在于：步骤（5）中所述低速搅拌的公转速度为10~20rpm/min，分散速度为500~1000rpm/min，搅拌时间为20~60min。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池负极浆料的制备工艺，其特征在于：步骤（5）中所述高速分散的公转速度为20~35rpm/min，分散速度为2000~3000rpm/min，时间为150~240min。
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