一种高安全极片浆料添加剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及电池极片制造技术领域，特别涉及一种高安全极片浆料添加剂及其制备方法；所述制备方法的步骤包括：1)将有机溶剂与聚乙烯混合，加热至所述聚乙烯完全溶解以得到溶液，向所述溶液中加入乳化剂，得到乳浊液；2)向所述乳浊液滴加无水乙醇，至不再出现絮状沉淀，取所述絮状沉淀经喷雾干燥得到粉末，再对所述粉末经超细粉磨即得到电池极片浆料添加剂。在电池极片浆料中添加本发明专利技术中所述的添加剂，可以有效的防止电池内短路情况的发生，使得电池极片形成保护层，阻断锂离子移动通道，避免电池温度持续上升继而发生热失控的现象的发生，从而在设计源头最大化解决三元电池的安全隐患问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高安全极片浆料添加剂及其制备方法
本专利技术涉及电池极片制造
，特别涉及一种高安全极片浆料添加剂及其制备方法。
技术介绍
相比于铅酸电池，锂电池因其具有高能量密度、高工作电压、使用寿命长、无记忆效应、续航里程长等优点，近年来成为人们关注的焦点。在动力电池领域，三元材料、磷酸铁锂等锂离子活性材料正强势崛起，特别是三元材料可以同时有效克服钴酸锂材料成本过高、锰酸锂材料稳定性不高、磷酸铁锂容量低等问题，具有价格优势。极片可以用PVDF(聚偏四氟乙烯)或水溶性粘接剂作为粘接剂，加入导电剂和活性材料后，制成浆料，涂布在金属箔上制成。极片传统的操作工艺是：先制作电极的浆料，再进行烘干、配料、制浆、涂布，再经过烘干、压实、裁片等一系列加工制成极片。尽管锂电池有如此多的优势，但安全性是其发展的最大短板，其高温稳定性差，导致锂电池还不能大规模进入动力电池领域，目前锂电池活性材料的安全性是一个行业难题。如何有效解决锂电池的安全隐患，避免电池在内短路时发生热失控现象，已成为国内外各个企业亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，本专利技术提供一种高安全型锂电池极片浆料添加剂的制造方法，在设计源头最大化解决锂电池的安全隐患问题。本专利技术提供一种高安全电池极片浆料添加剂(聚乙烯微粉)的制备方法，其方法如下：1)将有机溶剂与聚乙烯混合，加热至所述聚乙烯完全溶解以得到溶液，向所述溶液中加入乳化剂，得到乳浊液；2)向所述乳浊液滴加无水乙醇，至不再出现絮状沉淀，取所述絮状沉淀经喷雾干燥得到粉末，再对所述粉末经超细粉磨即得到电池极片浆料添加剂。本专利技术所述的制备方法，步骤1)中，所述聚乙烯为粒径小于3mm的聚乙烯颗粒，所述聚乙烯选自线性低密度、高压低密度聚乙烯、高密度聚乙烯中的一种或几种。优选为线性低密度和/或高压低密度聚乙烯。本专利技术所述的制备方法中，所述有机溶剂选自二甲苯，或甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯等溶剂中的一种或几种；优选二甲苯。选择上述溶剂，能够使得聚乙烯全部溶解，而相较于甲苯、三氯乙烯，二甲苯沸点较高，能够满足加热条件而不沸腾，并且，在二甲苯溶液中，絮状聚乙烯析出较为稳定，不易出现团块聚乙烯。所述加热温度控制在70℃以上，以使所述聚乙烯全部溶解为准。优选地，溶解聚乙烯时加热溶液并保持温度在100-140℃；优选为110-120℃。在上述温度的控制下，能够进一步增大聚乙烯在二甲苯溶剂中的溶解度，以保证更高的产率，还能使得聚乙烯絮状物更加分散以减轻絮状物团聚的状况，便于下一步的粉碎。优选地，所述二甲苯与聚乙烯质量比为80:1-120:1；进一步地，所述二甲苯溶剂与聚乙烯质量比为90:1-100:1。在上述比例的控制下，能够达到产量与析出的絮状物不易团聚的最佳平衡。所述乳化剂为OP系列乳化剂，优选OP-10。本专利技术所述的制备方法，步骤2)中，所述无水乙醇优选加热至25-60℃后再滴加至所述乳浊液中。对无水乙醇加热后能够减缓聚乙烯絮状物团聚的状况。以将所述无水乙醇加热至30-40℃为最优。所述喷雾干燥施加的压力为100-200个大气压；优选120-140个大气压。所述超细粉磨是采用气流超细粉磨，控制过程中气流速度为300-500m/s，使得到的粉末粒径达到微米级。其中，优选超细粉磨使用气流粉碎机，功率19-40kw，空气压力0.7-1MPa。在电池极片浆料中添加本专利技术中所述的添加剂，可以有效的防止电池内短路情况的发生，从而在设计源头最大化解决三元电池的安全隐患问题。通过聚乙烯微粉的加入，使得电池极片形成保护层，阻断锂离子移动通道，避免电池温度持续上升继而发生热失控的现象的发生，从而解决一直以来困扰行业的安全性问题。即时在使用时，由于个别电池短路，其短路后温度也相对低，不会影响其他相邻电池。大规模的电池短路现象，都是由于短路后电池温度的急剧升高，且相互之间的热传递导致不能工作的电池数量增加，所以，降低其短路时的温度，这在实际应用中，具有极大的意义。本专利技术一并提供上述极片浆料添加剂在用于极片制备时的应用，所述极片浆料添加剂相对于整体浆料的用量为0.8％-5％；优选浆料的配方如下：正极活性材料的质量占溶质质量的75％-85％，粘结剂的质量占所述溶质质量的1％-10％，导电剂的质量占所述溶质质量的1％-10％；其中，所述溶质溶解在有机溶剂中，所述有机溶剂的质量占所述浆料的质量的40％-63％。在上述配方和用量下，能够进一步提升浆料添加剂的防止热失控的性能，且与上述配方协同，能够产生更好的技术效果。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1本实施例提供一种电池极片浆料添加剂及其制备方法，其制备步骤如下：将二甲苯溶剂与聚乙烯混合，混合比例为90:1，加热混合溶液至110℃并保温至聚乙烯完全溶解。向该溶液中缓慢滴加OP-10乳化剂，同时轻轻搅拌，得到稳定的聚乙烯乳浊液。向乳浊液中缓慢滴加已加热至35℃的无水乙醇的同时搅拌，直至絮状沉淀不在出现，取所得絮状沉淀经喷雾干燥后收集粉末，喷雾干燥过程中施加的压力为120-140大气压。该粉末经气流粉碎后得到微米级粉末，即为本专利技术中的高安全电池极片浆料的添加剂。实施例2本实施例提供一种电池极片浆料添加剂及其制备方法，与实施例1的区别在于，二甲苯溶剂与聚乙烯混合比例为120:1。实施例3本实施例提供一种电池极片浆料添加剂及其制备方法，与实施例1的区别在于，将二甲苯溶剂替换为甲苯溶剂。实施例4本实施例提供一种电池极片浆料添加剂及其制备方法，与实施例1的区别在于，二甲苯与聚乙烯溶液的温度为100℃。对比例1本对比例提供一种电池极片浆料添加剂及其制备方法，本对比例与实施例1的区别在于，以水替换所述有机溶剂二甲苯。对比例2本对比例提供一种电池极片浆料添加剂及其制备方法，本对比例与实施例1的区别在于，滴加不经加热的无水乙醇(所述无水乙醇的温度为5℃)。对比例3本对比例提供一种电池极片浆料添加剂，为市购得的聚乙烯微粉末(粒径为75μm)。试验例1本试验例提供实施例1-4，对比例1-3所提供的电池极片浆料添加剂的D90指标和溶解度。其测试方法分别为：D90测试方法：采用激光粒度仪，按照本领域公知的方法进行检测。溶解度测试方法：采用气相色谱法，按照本领域公知的方法进行检测。表1D90溶解度/(g/100g溶剂)实施例1≤20μm5实施例2≤40μm5实施例3≤90μm5.5实施例4≤50μm4对比例1≤100μm0.5对比例2≤80μm5对比例3≤75μm4从表1可以看出，本专利技术所的实施例1-4所提供的电池极片浆料添加剂均具有较小的粒径以及较高的溶解度，在作为极片浆料的添加剂时，能够保证制备的安全性以及制备所得的极片的性能。对比例1所提供的电池极片浆料添加剂在水中的溶解度极小，粒径比较大且不均一，不能满足生产需求。对比例2所提供的电池极片浆料添加剂虽然溶解度较高，但是其粒径不够小，而粒径过大则会导致制备极片浆料时，浆料无法形成均一的乳液，会影响制备电极的性能。对比例3所提供的电池极片浆料添加剂为市售产品，该粒径的产品购买时成本较高，且溶解度仍没有达到本专利技术所提供的浆料添加剂的要求。试验例2本试验例提供实施例1-4，对比例1-3所提供的电池极片浆料添加剂用以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高安全极片浆料添加剂的制备方法，其特征在于，步骤包括：1)将有机溶剂与聚乙烯混合，加热至所述聚乙烯完全溶解以得到溶液，向所述溶液中加入乳化剂，得到乳浊液；2)向所述乳浊液滴加无水乙醇，至不再出现絮状沉淀，取所述絮状沉淀经喷雾干燥得到粉末，再对所述粉末经超细粉磨即得到电池极片浆料添加剂。

【技术特征摘要】
1.一种高安全极片浆料添加剂的制备方法，其特征在于，步骤包括：1)将有机溶剂与聚乙烯混合，加热至所述聚乙烯完全溶解以得到溶液，向所述溶液中加入乳化剂，得到乳浊液；2)向所述乳浊液滴加无水乙醇，至不再出现絮状沉淀，取所述絮状沉淀经喷雾干燥得到粉末，再对所述粉末经超细粉磨即得到电池极片浆料添加剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯为粒径小于3mm的聚乙烯颗粒；所述聚乙烯选自线性低密度、高压低密度聚乙烯、高密度聚乙烯中的一种或几种；优选为线性低密度和/或高压低密度聚乙烯。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自二甲苯，或甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯等溶剂中的一种或几种；优选二甲苯。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述二甲苯与聚乙烯质量比为80:1-120:1；优选地，所述二甲苯与聚乙烯质量比为90:1-100:1。5.根据权利要求1-4任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵张宝，杨慧敏，贾跃祥，史运涛，何培爽，
申请(专利权)人：北京鼎能开源电池科技股份有限公司，固安锋行科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11