一种锂离子电池负极导电浆料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池负极导电浆料的制备方法，该方法包括将组成电极浆料的物料放入球磨罐进行混合，所述组成电极浆料的物料含有活性物质、导电剂、粘结剂和溶剂，所述混合包括在所述球磨罐中对所述活性物质与溶解所述活性物质所需溶剂进行第一匀浆搅拌，获得分散均一的混合浆料；向所述混合浆料中加入所述导电剂和所述粘结剂，并根据所需固含量补足所述溶剂，进行第二匀浆搅拌，获得所述导电浆料；其中，所述第一匀浆搅拌的转速高于所述第二匀浆搅拌。该制备方法工艺合理设计，针对不同物料的特点分别对填料及合浆方式进行改进，以提升合浆效率、缩短合浆时长、增强导电浆料电化学性能。

Preparation of Anode Conductive Paste for Lithium Ion Batteries

The invention discloses a preparation method of negative conductive slurry for lithium ion batteries. The method comprises mixing the material constituting the electrode slurry into a ball mill tank. The material constituting the electrode slurry contains active substance, conductive agent, binder and solvent. The mixing includes the first step in the ball mill tank for the active substance and the solvent needed to dissolve the active substance. The conductive slurry is obtained by mixing the homogeneous slurry, adding the conductive agent and the binder to the mixing slurry, and then mixing the second homogenate according to the required solids content to obtain the conductive slurry, in which the speed of the first homogenate mixing is higher than that of the second homogenate mixing. The preparation method was designed reasonably, and the filling and slurry mixing methods were improved according to the characteristics of different materials to improve the slurry mixing efficiency, shorten the slurry mixing time and enhance the electrochemical performance of conductive slurry.

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池负极导电浆料的制备方法
本专利技术涉及锂离子电池材料制造
，特别涉及一种锂离子电池负极导电浆料的制备方法。
技术介绍
锂离子电池体系近些年来广泛运用于新能源汽车、便携式电子产品、太阳能光伏及风力发电储能系统等领域，因为其与传统的镍氢、镍镉电池体系相比具有能量密度高、工作电压高、循环性能稳定、负载特性好、充放电速率快、安全性同时兼具无污染的特点。锂离子电池各组分中，电极材料本身的电化学特性决定了体系能量密度的上限，但浆料制备及电池组装等工艺对于电化学性能的发挥同样起着关键的作用。合浆工艺在锂离子电池生产中扮演重要的角色，因为在电极极片制作时，首先需要将各组分充分混合制备出电极浆料，再将电极浆料采用湿膜制备的方法涂覆到集流体上，经过烘干干燥和除水除氧过程，得到的干膜经过冲压设备冲片即可得到电极片。所以，电极浆料的制备的质量好坏直接影响了电极片的性能。浆料的制备过程其实是多组分的固液混合过程，所以如果需要制备出优良的导电浆料，直接需要解决的问题是浆料混合中各组分间的充分混合，避免团聚。现有技术中已经披露通过球磨罐对电极浆料进行混合可以使得物料被进一步破碎细化，进而缩短合浆时间，提高电池循环性能。但在该过程中通常是通过一步法，即将所有组成电极浆料的物料一次性加入球磨罐中进行合浆，这种方式在一定程度上依然无法满足工业化需求，存在合浆时间长，合浆效果差，电池循环稳定性差的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种锂离子电池负极导电浆料的制备方法，以解决传统存在合浆时间长，合浆效果差，电池循环稳定性差的问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。本专利技术的目的是提供一种锂离子电池负极导电浆料制备方法。在一些示例性的实施例中，锂离子电池负极导电浆料的制备方法，具体包括：将组成电极浆料的物料放入球磨罐进行混合，所述组成电极浆料的物料含有活性物质、导电剂、粘结剂和溶剂，所述混合包括在所述球磨罐中对所述活性物质与溶解所述活性物质所需溶剂进行第一匀浆搅拌，获得分散均一的混合浆料；向所述混合浆料中加入所述导电剂和所述粘结剂，并根据所需固含量补足所述溶剂，进行第二匀浆搅拌，获得所述导电浆料；其中，所述第一匀浆搅拌的搅拌转速高于所述第二匀浆搅拌。本实施例的填料以及合浆方式与现有技术不同，现有技术是将制备导电浆料的所有物料同时放入球磨罐中进行研磨直至浆料分散均匀，这样的混合方式较为简单，没有根据不同物料的特点进行填料，容易出现浆料内部混合不均匀，局部的许多小颗粒发生团聚产生类似二次颗粒的“灰块”、“灰团”、“灰包”，进而影响后续的混合效果，最终导致合浆效率低，合浆时间长，浆料效果差等一系列问题。为了解决以上问题，本申请对填料和合浆方式均进行了改进。首先，将“一步”填料改为两步，第一步先将活性物质分散均匀，第二步向分散均匀的含有活性物质的混合浆料中添加导电剂和粘结剂，进行二次混料，直至各物料分散均匀。在导电浆料中，活性物质的占比高，难以分散，因此在第一匀浆搅拌阶段需要进行高转速搅拌，以使其充分分散，从而获得稳定均一的混合浆料；第二步放入导电剂和粘结剂，是因为导电剂所占的加入量占总体固体加入量的比例较低同时绝对量也较少，混合时不需较高的转速即可达到充分混合的效果。有些高效的市售新型导电剂是以浆料或分散液的形式存在，比普通的粉末或颗粒在混合分散方面容易很多。而粘结剂基本是以溶液或者胶装液形式存在，因为液-液混合充分十分容易，在低转速下即可满足要求。考虑在该阶段中固体加入量较少，并且粘结剂在高转速时容易破乳影响粘结性，故采用低转速搅拌，在防止破乳保证粘结剂粘结作用的同时进一步将各组分分散，获得目的产物，即导电浆料。该浆料分散性好，涂覆的极片厚度均匀。通过本实施例所述的方式可以有效提升合浆效率，降低合浆时长，增进浆料电学性能。该方法具备普适性，不仅适用于水性负极导电浆料体系，也同样适用于油性体系、正极材料的浆料体系。并且该过程容易放大，单次制备浆料的能力得到极大提升。在一些可选的实施例中，为了进一步增强合浆效率及浆料的电化学性能，可以对合浆方式进行进一步的优化，如将所述第一匀浆搅拌和/或所述第二匀浆搅拌的搅拌模式为正反转交替的双向搅拌。在本实施例中，采用正-反转交替的“S”型搅拌模式进行搅拌合浆，替代传统的单向搅拌过程，在正反交替搅拌过程中球磨罐内液体产生涡流，强化固-液接触，可获得比传统单一正转或反转方式搅拌更充分的分散效果，有效改善浆料的沉降问题，进一步降低每个步骤合浆时间，加强球磨罐的搅拌和破碎效果。行星式球磨机有两个转速：自转与公转。由于是行星式运动，所以自转转速和公转转速之间的比例是固定的。行星式球磨机显示的转速是研磨罐的自转转速。在上述实施例中，若使用行星式球磨机，则所述的正-反转交替的“S”型搅拌模式指的球磨罐正反转交替的双向自转搅。增稠剂是一种常用的用于调节导电浆料粘度的物质，在一些可选的实施例中，若所述组成电极浆料的物料含有增稠剂，为了进一步增强合浆效率及浆料的电化学性能，增稠剂可以分两步使用，并分别通过上述实施例中所述的两次搅拌步骤中加入所述导电浆料。在第一匀浆搅拌过程中，加入增稠剂的目的提供初步合适粘度的溶液体系，使得固-液结合更加紧密，混合更加充分；在第二匀浆搅拌过程中，加入增稠剂的目的是调节体系至所需的粘度，同时补足增稠剂有利于提高粘结剂与颗粒之间的结合力加强粘结效果。若一步加入所需总量的粘稠剂反而会导致整体溶液体系过于黏稠，难以搅拌充分同时局部容易形成聚团，影响分散效果。同时不利于粘结剂与颗粒的粘结。在导电浆料的制备过程中，尤其是在水性导电浆料的制备过程中，搅拌黏稠浆料时会产生大量气泡难以除去，不仅降低合浆效率，延长合浆时间，更会导致制备出的干极片会发生显著的起皱、皲裂现象，涂覆厚度不均匀，极片质量与负载均匀性得不到充分保证，导致极片电化学性能无法充分发挥同时重复性受到明显影响，综上消泡是导电浆料制备工艺中需要解决的问题。在一些可选的实施例中，为增强合浆效率、缩短合浆时间、增强浆料的电化学性能，通过在物料中引入消泡剂去除浆料中的气泡。进一步的，将消泡剂通过第一匀浆搅拌加入所述导电浆料，能更有效的达到消泡目的。因为第一匀浆搅拌是高转速搅拌过程，此外活性物质、增稠剂和溶剂在搅拌过程中会产生大量气泡，因此最有效的消泡方式是在第一匀浆搅拌阶段加入消泡剂。当然也可以在第二匀浆搅拌的过程中加入适量消泡剂，以进一步达到消泡的目的。进一步的，在第二匀浆搅拌的过程完成后，对该导电浆料进行消泡处理，如将浆料置于真空脱泡箱中再次除气泡。进一步的，消泡处理工艺具体为：真空度为-0.1MPa保持10～15min。在一些可选的实施例中，若所述锂离子电池负极导电浆料为水性浆料，即溶剂为去离子水，则所述活性物质可以为硅/碳复合物、硅氧化物/碳复合物、硅/氮化硅/碳复合物和硅/硅氧化物/碳复合物、硅/碳化硅/碳复合物中的一种或多种。所述增稠剂为所述增稠剂为羧甲基纤维素钠(CarboxyMethylCellulose，CMC)。在本实施例中，采用C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池负极导电浆料的制备方法，所述方法包括将组成电极浆料的物料放入球磨罐进行混合，所述组成电极浆料的物料含有活性物质、导电剂、粘结剂和溶剂，其特征在于，所述混合包括在所述球磨罐中对所述活性物质与溶解所述活性物质所需溶剂进行第一匀浆搅拌，获得分散均一的混合浆料；向所述混合浆料中加入所述导电剂和所述粘结剂，并根据所需固含量补足所述溶剂，进行第二匀浆搅拌，获得所述导电浆料；其中，所述第一匀浆搅拌的转速高于所述第二匀浆搅拌。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极导电浆料的制备方法，所述方法包括将组成电极浆料的物料放入球磨罐进行混合，所述组成电极浆料的物料含有活性物质、导电剂、粘结剂和溶剂，其特征在于，所述混合包括在所述球磨罐中对所述活性物质与溶解所述活性物质所需溶剂进行第一匀浆搅拌，获得分散均一的混合浆料；向所述混合浆料中加入所述导电剂和所述粘结剂，并根据所需固含量补足所述溶剂，进行第二匀浆搅拌，获得所述导电浆料；其中，所述第一匀浆搅拌的转速高于所述第二匀浆搅拌。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一匀浆搅拌和/或所述第二匀浆搅拌的搅拌模式为正反转交替的双向搅拌。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述组成电极浆料的物料含有增稠剂；所述增稠剂分两步使用，分别为第一部分增稠剂和第二部分增稠剂，所述第一部分增稠剂通过所述第一匀浆搅拌加入所述导电浆料，所述第二部分增稠剂通过所述第二匀浆搅拌加入所述导电浆料。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述组成电极浆料的物料含有消泡剂；所述消泡剂通过所述第一匀浆搅拌加入所述导电浆料。5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为去离子水；所述活性物质为硅/碳复合物、硅氧化物/碳复合物、硅/氮化硅/碳复合物和硅/硅氧化物/碳复合物、硅/碳化硅/碳复合物中的一种或多种；所述增稠剂为羧甲基纤维素钠CMC。6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述导电剂为：SuperPLi、SuperS、350G、乙炔黑、科琴黑carbonECP、科琴黑carbonECP600JD、KS-6、KS-15、SFG-6、SFG-15、气相生长碳纤维VGCF、碳纳米管CNT、碳纳米角CNH、介孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖哲熙，魏飞，于春辉，林贤清，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11