CN114420930A - 锂离子电池浆料中导电剂的分散方法及其锂离子电池浆料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于锂离子电池领域，更具体地为一种锂离子电池浆料中导电剂的分散方法及其锂离子电池浆料。本发明采用的技术方案包括如下：锂离子电池浆料包括活性材料、导电剂、粘结剂、溶剂，分散方法步骤如下：将粘结剂和溶剂搅拌，获得混合均匀的胶液；将导电剂加入胶液内，进行初步搅拌；将产物使用径流式高剪切均质机分散，浆料粘度达到2200‑3100mPa﹒s；然后再次进行搅拌；将正或负极活性材料加入，进行搅拌均匀，得到粘度为5000‑12000mPa﹒s的浆料。本发明的导电剂分散方法解决了导电炭黑在正极浆料的配料过程中团聚问题，通过降低导电剂的团聚，从而解决因导电剂分布不均匀对活性材料电池的电性能影响。

Description

锂离子电池浆料中导电剂的分散方法及其锂离子电池浆料
技术领域
本发明属于锂离子电池领域，更具体地为一种锂离子电池浆料中导电剂的分散方法及其锂离子电池浆料。
背景技术
锂离子电池是一种高新技术产品，同时也是一种新型高容量长寿命环保电池，由正负极片、隔膜、电解液等组成，产品性能卓越，主要用于电动汽车、电动工具、太能发电储存、航天等多种领域。锂离子电池具有能量密度大、自放电小、没有记忆效应、工作温度范围宽、可快速充放电、使用寿命长、环境友好等优点，被称为绿色电池。
导电剂的首要作用是提高电子电导率。为了保证电极具有良好的充放电性能，在极片制作时通常加入一定量的导电剂，在活性物质之间、活性物质与集流体之间起到收集微电流的作用，以减小电极的接触电阻，加速电子的移动速率。此外，导电剂也可以提高极片加工性，促进电解液对极片的浸润，同时也能有效地提高锂离子在电极材料中的迁移速率，降低极化，从而提高电极的充放电效率和锂电池的使用寿命。但导电炭黑其比表面积较大带了工艺问题是分散困难，易发生团聚现象，影响锂电池的电性能。
有鉴于此，有必要提供一种可以解决锂离子电池浆料中导电炭黑颗粒分散困难及易发生团聚的现象的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种锂离子电池浆料中导电剂的分散方法，解决导电炭黑在正极浆料的配料过程中团聚问题，降低因导电剂分布不均匀对活性材料电池的电性能影响。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种锂离子电池浆料中导电剂的分散方法及其锂离子电池浆料，其技术方案包括如下：
本发明锂离子电池浆料中导电剂的分散方法，分散方法步骤如下：
1)将粘结剂和溶剂搅拌，获得混合均匀的胶液；
2)将导电剂加入步骤（1）的胶液内，进行初步搅拌；
3)将步骤（2）的产物使用径流式高剪切均质机分散，浆料粘度达到2200-3100mPa﹒s；
4)将步骤（3）的产物进行搅拌；
5)将活性材料加入步骤（4）的产物，进行搅拌均匀，得到粘度为5000-12000mPa﹒s的浆料。
根据上述锂离子电池浆料中导电剂的分散方法，所述的导电剂为SP、乙炔黑中的一种。
根据上述锂离子电池浆料中导电剂的分散方法，所述的粘结剂为聚偏氟乙烯，其分子量为90万-130万。
根据上述锂离子电池浆料中导电剂的分散方法，所述的溶剂为N-甲基吡咯烷酮，其纯度为≥99.9%，水分含量≤280ppm；
根据上述锂离子电池浆料中导电剂的分散方法，所述的步骤（1）搅拌速度公转为20-25rpm，自转为1000-1200rpm，分散时间为180-240min。
根据所述一种锂离子电池浆料中导电剂的分散方法，其特征在于：所述的步骤（2）搅拌速度公转为20-25rpm，自转为1100-1300rpm，分散时间10-20min；
根据所述一种锂离子电池浆料中导电剂的分散方法，其特征在于：所述的步骤（3）的径流式高剪切均质机转速为2100-2300rpm，分散时间15-25min；
根据所述一种锂离子电池浆料中导电剂的分散方法，其特征在于：所述的步骤（4）搅拌速度公转为20-25rpm，自转为1100-1300rpm，分散时间10-20min；
根据所述一种锂离子电池浆料中导电剂的分散方法，其特征在于：所述的步骤（5）搅拌速度公转为25-30rpm，自转为1200-1400rpm，分散时间180-240min。
本发明锂离子电池浆料中导电剂的分散方法制备出的锂离子电池浆料，该锂离子电池浆料包括活性材料、导电剂、粘结剂、溶剂，各组分的重量百分比如下：活性材料为45.5%-53.3%、导电剂为0.8%-1.2%、粘结剂为0.9%-1.2%、溶剂为44.3%-52.8%，
本发明的导电剂分散方法解决了导电炭黑在正极浆料的配料过程中团聚问题，通过降低导电剂的团聚，从而解决因导电剂分布不均匀对活性材料电池的电性能影响。
本发明将导电剂的分散过程通过径流式高剪切均质机提高分散效果，比传统的搅拌机分散的分散效果好，本发明中使用在径流式高剪切均质机分散后再次搅拌及添加活性物质搅拌，能够将电极活性物质和导电材料均匀的混合，增强浆料的电子传动能力与速度。
附图说明
图1：本发明对比例方案一和实施例方案二制作电池内阻曲线图；
图2：本发明对比例方案一和实施例方案二制作电池-20℃放电容量曲线图；
图3：本发明对比例方案一和实施例方案二制作电池5C充放电循环性能曲线图。
具体实施方案
以下的具体实施案例对发明进行了详细的描述，但本发明不限制以下实施例。
本发明的是对锂离子电池浆料的制备过程中，加强导电剂的分散，以解决导电炭黑在正极浆料的配料过程中团聚问题，从而减小因导电剂分布不均匀对活性材料电池的电性能影响。
本发明中锂离子电池浆料成分包括活性材料、导电剂、粘结剂、溶剂。各组分的重量百分比为活性材料45.5%-53.3%、导电剂0.8%-1.2%、粘结剂0.9%-1.2%、溶剂44.3%-52.8%。本发明中的导电剂可以为SP或乙炔黑，粘结剂为聚偏氟乙烯，其分子量要求90万-130万，溶剂为N-甲基吡咯烷酮，其纯度为≥99.9%，水分含量≤280ppm。
本发明提高导电剂的分散效果的方法步骤如下：
首先是粘结剂和溶剂搅拌，搅拌机的搅拌速度公转为20-25rpm，自转为1000-1200rpm，搅拌时间为180-240min，获得混合均匀的胶液。
然后将导电剂加入上述步骤制造出的的胶液内，放入搅拌机中进行再次搅拌，搅拌速度公转为20-25rpm，自转为1100-1300rpm，分散时间10-20min。
再然后将上述二次搅拌的产物使用径流式高剪切均质机分散，径流式高剪切均质机转速为2100-2300rpm，分散时间15-25min，浆料粘度达到2200-3100mPa﹒s。
分散后将上述的产物再次进行搅拌，搅拌机的搅拌速度公转为20-25rpm，自转为1100-1300rpm，分散时间10-20min。
将活性材料加入步骤含有导电剂的分散产物，进行搅拌均匀，搅拌速度公转为25-30rpm，自转为1200-1400rpm，分散时间180-240min，最后得到粘度为5000-12000mPa﹒s的浆料。
以下的具体实施案例对发明进行了详细的描述，但本发明不限制以下实施例。
对比例1
1)将粘结剂19.2g和1000g溶剂加入搅拌锅内进行搅拌，搅拌工艺：公转25rpm、自转1200rpm、分散时间200min，制备均匀的混合物a；
2)将导电剂19.2g加入盛有混合物1的搅拌锅内进行搅拌，搅拌工艺：公转25rpm、自转1200rpm、分散时间180min，制备的混合物b；
3)将正极活性材料961.5g加入盛有混合物b的搅拌锅内进行搅拌，搅拌工艺：公转30rpm、自转1300rpm、分散时间200min，制备出浆料粘度为8523mPa·s的锂离子电池浆料；
4)锂电池制作工序：将上述锂离子电池浆料过筛、涂布在基片上、制作电池极片，卷绕成电芯放入到壳体中、然后注入电解液、化成成品电池、对电池进行分容等常规工序，制作出合格的锂离子电池。
将上述合格的锂离子电池进行测试：测量锂离子电池内阻、在-20℃环境下放电、然后在5C容量下充放电进行循环性能，测试的外界环境温度为25±2℃。
得到如图1中的对比例方案一参数得到的锂离子电池内阻图、图2中的-20℃放电容量曲线图、和图3中的5C充放电循环性能曲线图。
实施例
1)将粘结剂19.2g和1000g溶剂加入搅拌锅内进行搅拌，搅拌工艺：公转25rpm、自转1200rpm、分散时间200min，制备均匀的混合物a；
2)将导电剂19.2g加入盛有混合物a的搅拌锅内进行搅拌，搅拌要求公转25rpm、自转1200rpm、分散时间15min，制备出混合物b；
3)将混合物b使用径流式高剪切均质机分散，转速为2100rpm，分散时间20min，制备的混合物b，粘度为2635Pa·s；
4)将混合物b加入搅拌锅内进行搅拌，搅拌要求公转25rpm、自转1200rpm、分散时间15min，制备的混合物d；
5)将正极活性材料961.5g加入盛有混合物d的搅拌锅内进行搅拌，搅拌要求公转30rpm、自转1300rpm、分散时间200min，制备出浆料粘度为7124mPa·s的锂离子电池浆料。
5)锂电池制作工序：将上述锂离子电池浆料过筛、涂布在基片上、制作电池极片，卷绕成电芯放入到壳体中、然后注入电解液、化成成品电池、对电池进行分容等常规工序，制作出合格的锂离子电池。
将上述合格的锂离子电池进行测试：测量锂离子电池内阻、在-20℃环境下放电、然后在5C容量下充放电进行循环性能，测试的外界环境温度为25±2℃。
得到如图1中的实施例方案2参数得到的锂离子电池内阻图、图2中的-20℃放电容量曲线图、和图3中的5C充放电循环性能曲线图。
由图1可知，实施例方案二中的电池内阻显著比对比例方案一种的电池内阻小。通过该数据表可知本发明的导电剂分散方法比常规的分散方法更能增强分撒效果，降低导电剂团聚现象，降低电池的内阻。
图2可知对比例和实施例制作的电池在-20℃环境下的放电容量曲线，实施例方案二中的方法制作的锂电池在放电电流1100mA下放电容量为976mAh、975.8mAh，比常规的对比例方案一内容有更高的放电容量。
图3可知对比例和实施例制作的电池在5C充放电循环性能曲线图，实施例方案二中的方法制作的锂电池在放电循环1000次时有92%的容量，比常规的对比例方案一1000次时有89%的容量中内容有更好的放电循环容量。

Claims (10)

1.一种锂离子电池浆料中导电剂的分散方法，其特征是，分散方法步骤如下：
（1）将粘结剂和溶剂搅拌，获得混合均匀的胶液；
（2）将导电剂加入步骤（1）的胶液内，进行初步搅拌；
（3）将步骤（2）的产物使用径流式高剪切均质机分散，浆料粘度达到2200-3100mPa﹒s；；
（4）将步骤（3）的产物进行搅拌；
（5）将活性材料加入步骤（4）的产物，进行搅拌均匀，得到粘度为5000-12000mPa﹒s的浆料。
2.根据权利要求1所述一种锂离子电池浆料中导电剂的分散方法，其特征在于：所述的导电剂为SP、乙炔黑中的一种。
3.根据权利要求1所述一种锂离子电池浆料中导电剂的分散方法，其特征在于：所述的粘结剂为聚偏氟乙烯，其分子量为90万-130万。
4.根据权利要求1所述一种锂离子电池浆料中导电剂的分散方法，其特征在于：所述的溶剂为N-甲基吡咯烷酮，其纯度为≥99.9%，水分含量≤280ppm。
5.根据权利要求1所述一种锂离子电池浆料中导电剂的分散方法，其特征在于：所述的步骤（1）搅拌速度公转为20-25rpm，自转为1000-1200rpm，分散时间为180-240min。
6.根据权利要求1所述一种锂离子电池浆料中导电剂的分散方法，其特征在于：所述的步骤（2）搅拌速度公转为20-25rpm，自转为1100-1300rpm，分散时间10-20min。
7.根据权利要求1所述一种锂离子电池浆料中导电剂的分散方法，其特征在于：所述的步骤（3）的径流式高剪切均质机转速为2100-2300rpm，分散时间15-25min。
8.根据权利要求1所述一种锂离子电池浆料中导电剂的分散方法，其特征在于：所述的步骤（4）搅拌速度公转为20-25rpm，自转为1100-1300rpm，分散时间10-20min。
9.根据权利要求1所述一种锂离子电池浆料中导电剂的分散方法，其特征在于：所述的步骤（5）搅拌速度公转为25-30rpm，自转为1200-1400rpm，分散时间180-240min。
10.一种权利要求1所述的锂离子电池浆料中导电剂的分散方法制备出的锂离子电池浆料，其特征是，该锂离子电池浆料包括活性材料、导电剂、粘结剂、溶剂，各组分的重量百分比如下：活性材料为45.5%-53.3%、导电剂为0.8%-1.2%、粘结剂为0.9%-1.2%、溶剂为44.3%-52.8%。
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