一种大容量锂离子电池正极浆料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种大容量锂离子电池正极浆料的制备方法，该浆料制备方法如下：1)首先对各组分进行干燥处理；2)干燥后，将聚偏氟乙烯与N‑甲基吡咯烷酮按比例混合分散，得到胶液A；3)向分散好的胶液A中加入Super‑p和KS‑6，搅拌均匀后研磨处理混合浆料，随后过滤，得浆料B；4)将磷酸铁锂材料分两次加入60％～70％浆料B中，搅拌得浆料C；5)搅拌结束后，将剩余的浆料B和总量剩余的N‑甲基吡咯烷酮加入溶液中，搅拌得最终浆料。本发明专利技术浆料各物质分散性良好，制备过程简单，导电胶液的制备和合浆过程可以同时进行，提高了效率；所得电池能量密度高、安全性能好、内阻低，有利于锂离子电池最大克容量的发挥。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种大容量锂离子电池正极浆料的制备方法，属于锂离子电池

技术介绍
锂离子电池能量密度大，循环寿命长，倍率性能和安全性能好，绿色环保，是目前主要的能源产品。尤其是磷酸铁锂正极材料锂离子电池，具有更好的循环寿命，倍率性能和安全性能，依据其独特的优势，被广泛应用于电动汽车、规模化储能及电动工具等动力领域。锂离子电池工作原理基于电化学的嵌入/脱嵌反应，在两极形成的电压降驱动下，锂离子可以从电极材料提供的空间中嵌入或者脱嵌，在充放电过程中，锂离子在正负极间定向移动，由于“嵌入与脱嵌”并没有造成电极材料晶格结构的变化，反应具有良好的可逆性，这让锂离子电池具有高能量密度可充电电池所没有的高循环寿命。锂离子电池正极作为锂离子电池的重要组成部分，对锂离子电池性能的影响很大，锂离子电池正极浆料的制备直接影响着锂离子电池的综合性能。目前，使用常用的正极浆料制备工艺在浆料合制过程中，存在两个问题：一是混合时间较长，费工费时，严重影响电池的生产效率；二是受设备、工艺所限混合搅拌不均匀，浆料中存在导电剂团聚现象。锂离子电池正极浆料中导电剂搅拌不均匀，将会导致导电剂含量少的单组分电极循环性能差，不仅影响锂离子电池的使用寿命和循环寿命，而且严重影响电池的安全性能。因此，找到一种合理的制浆方法，使磷酸铁锂正极浆料能够达到很好的分散，且使浆料加工性能良好，势必能够提高锂离子电池的综合性能，推动锂离子电池的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种大容量锂离子电池正极浆料的制备方法，该制备方法可以有效的解决混合导电剂难分散的问题。为了实现以上目的，本专利技术大容量锂离子电池正极浆料的制备方法所采用的技术方案是：包括以下步骤：1)按质量比为磷酸铁锂：聚偏氟乙烯：Super-p：KS-6：N-甲基吡咯烷酮＝92～94:2.8～4.0:1.5～2.5:1.0～1.5:69.5～81.8称取各原料物质，将磷酸铁锂、导电剂Super-p、导电剂KS-6、聚偏氟乙烯进行干燥处理；2)将聚偏氟乙烯溶解在相当于自身重量12～19倍的N-甲基吡咯烷酮中，搅拌分散制得胶液A；3)向胶液A中加入导电剂Super-p和KS-6，搅拌均匀后研磨处理混合浆液，过滤，得浆料B；4)取60％～70％浆料B与活性物质磷酸铁锂混合，具体为活性物质磷酸铁锂分两次加入浆料B中，第一次加入磷酸铁锂总量的60％～65％，第二次加入剩余的磷酸铁锂，搅拌均匀得浆料C；5)将剩余的浆料B和N-甲基吡咯烷酮加入浆料C中，搅拌均匀得浆料D，之后另取N-甲基吡咯烷酮进行粘度调节，并研磨、过滤、真空脱泡，即得。本专利技术步骤在实际生产过程中，导电胶和最终浆料的制备是分开同步进行的，可以有效的提高正极浆料的生产效率。本专利技术使用Super-p和KS-6作为正极浆料中的导电剂，其中Super-p具有粒径小、比表面积大的特点，致使其不易分散；KS-6为微米级导电石墨，容易分散，两种混合使用，使磷酸铁锂粒子之间以点对点传导，保证了导电效果。在浆料制备之前，首先将各组成成分于氮气气氛中进行干燥处理，避免原材料由于各种原因吸潮而混入水分，确保了原材料用料的一致性；所述步骤1)在浆料制备前将各组成成分于真空条件下进行干燥处理，干燥处理过程中，磷酸铁锂、Super-p和KS-6的干燥温度为110～120℃，干燥时间为3～4h；聚偏氟乙烯干燥温度为75～85℃，干燥时间5～7h，真空度为-0.08～-0.09MPa，干燥结束后，自然降温至40℃以下，备用。所述步骤2)中搅拌分散于制胶机内进行，搅拌公转速度为18～22rpm，分散速度为1000～1200rpm，搅拌时间1.5～2.5h，真空度为-0.08～-0.09MPa，浆料温度控制20～40℃。所述步骤3)中加入导电剂后，搅拌公转速度为22～26rpm，分散速度为1400～1600rpm，搅拌时间为1.5～2.5h，真空度为-0.08～-0.09MPa，浆料温度控制20～40℃。使用研磨机处理导电胶，能有效提高导电剂的分散效果，所述步骤3)研磨处理过程在研磨机中进行，供料速度为80～100rpm，研磨机速度为500～800rpm，研磨后使用二级过滤系统过滤导电胶液，所用滤芯滤孔大小为100目～150目。本专利技术分两次加入活性物质磷酸铁锂，第一次加入后，有利于胶液与磷酸铁锂的混合，提高浆料的固含量和粘度；第二次加入后，浆料的粘度较高，粒子之间的摩擦力较大，有利于导电剂和磷酸铁锂的再分散。所述步骤4)中磷酸铁锂分两次加入，第一次加入磷酸铁锂搅拌公转速度为22～26rpm，分散速度500～800rpm，搅拌时间为0.5～1h；第二次加入磷酸铁锂搅拌公转速度为22～26rpm，分散速度为1000～1200rpm，搅拌时间为1.0～1.5h，浆料温度控制20～50℃。所述步骤5)中浆料B和N-甲基吡咯烷酮投加完毕后，搅拌的公转速度为22～26rpm，分散速度为1400～1600rpm，搅拌时间为2.0～2.5h，真空度为-0.08～-0.09MPa，浆料温度控制20～50℃。所述步骤5)中每调节一次粘度都需要测定调节后浆料的粘度情况，浆料的温度控制为20～30℃；搅拌过程公转速度为8～12rpm，分散速度为500～800rpm，控制浆料的温度为20～30℃，搅拌时间0.5～1h，真空度为-0.08～-0.09MPa，直至所得浆料的固含量为55％～59％。所述步骤5)浆料研磨时，研磨机的供料速度为80～100rpm，研磨机速度为500～800rpm，研磨过程控制浆料温度20～50℃，研磨时间2.0～3.0h。所述步骤5)过滤时采用三级过滤的方式，所用滤芯滤孔大小为100目～150目，按滤芯目数大小由低到高依次安装；过滤完成后，在低速搅拌状态下，搅拌转速12～15rpm，对浆料进行抽真空处理，真空度为-0.09～-0.1MPa，时间为0.5～1h。本专利技术所描述的大容量锂离子电池正极浆料的制备方法，能够减少浆料中导电剂的团聚，提高正极浆料的分散效果和极板的加工性能，且制备过程中导电胶的合制和最终浆料的制备能够同步进行，很大程度上提高了电极浆料的生产效率。利用上述制备方法制备的锂离子电池正极浆液，涂布在集流体后各组成成分分散性好，保证了单体电池之间电化学性能的一致性，有利于电池倍率性能的发挥；利用该浆料制备的锂离子电池，内阻低，安全性能好，能量密度大。附图说明图1为实施例1制备的锂离子电池正极浆料涂布在集流体上的扫描电镜图；图2为对比例1制备的锂离子电池正极浆料涂布在集流体上的扫描电镜图；图3为对比例2制备的锂离子电池正极浆料涂布在集流体上的扫描电镜图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的说明。实施例1本实施例大容量锂离子电池正极浆料的制备方法，各组分按照磷酸铁锂：聚偏氟乙烯：Super-p：KS-6：N-甲基吡咯烷酮＝93:3.5:2:1.5:72.4的质量比称取，制备步骤如下，下述各步骤搅拌设备为双行星真空搅拌机，浆料温度的控制方法是通过在搅拌桶壁通入恒温循环水的方式：1)在浆料制备之前，首先将磷酸铁锂、导电剂Super-p和KS-6于真空条件下，115℃烘烤3h，聚偏氟乙烯于真空条件下，85℃烘烤5h，真空度为-0.08MPa，烘烤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大容量锂离子电池正极浆料的制备方法，其特征是：包括以下步骤：1)按质量比为磷酸铁锂：聚偏氟乙烯：Super‑p：KS‑6：N‑甲基吡咯烷酮＝92～94:2.8～4.0:1.5～2.5:1.0～1.5:69.5～81.8称取各原料物质，将磷酸铁锂、导电剂Super‑p、导电剂KS‑6、聚偏氟乙烯进行干燥处理；2)将聚偏氟乙烯溶解在相当于自身重量12～19倍的N‑甲基吡咯烷酮中，搅拌分散制得胶液A；3)向胶液A中加入导电剂Super‑p和KS‑6，搅拌均匀后研磨处理混合浆液，过滤，得浆料B；4)取60％～70％浆料B与活性物质磷酸铁锂混合，具体为将活性物质磷酸铁锂分两次加入浆料B中，第一次加入磷酸铁锂总量的60％～65％，第二次加入剩余的磷酸铁锂，搅拌均匀得浆料C；5)将剩余的浆料B和N‑甲基吡咯烷酮加入浆料C中，搅拌均匀得浆料D，之后另取N‑甲基吡咯烷酮进行粘度调节，并研磨、过滤、真空脱泡，即得。

【技术特征摘要】
1.一种大容量锂离子电池正极浆料的制备方法，其特征是：包括以下步骤：1)按质量比为磷酸铁锂：聚偏氟乙烯：Super-p：KS-6：N-甲基吡咯烷酮＝92～94:2.8～4.0:1.5～2.5:1.0～1.5:69.5～81.8称取各原料物质，将磷酸铁锂、导电剂Super-p、导电剂KS-6、聚偏氟乙烯进行干燥处理；2)将聚偏氟乙烯溶解在相当于自身重量12～19倍的N-甲基吡咯烷酮中，搅拌分散制得胶液A；3)向胶液A中加入导电剂Super-p和KS-6，搅拌均匀后研磨处理混合浆液，过滤，得浆料B；4)取60％～70％浆料B与活性物质磷酸铁锂混合，具体为将活性物质磷酸铁锂分两次加入浆料B中，第一次加入磷酸铁锂总量的60％～65％，第二次加入剩余的磷酸铁锂，搅拌均匀得浆料C；5)将剩余的浆料B和N-甲基吡咯烷酮加入浆料C中，搅拌均匀得浆料D，之后另取N-甲基吡咯烷酮进行粘度调节，并研磨、过滤、真空脱泡，即得。2.根据权利要求1所述的大容量锂离子电池正极浆料的制备方法，其特征是：所述步骤1)在浆料制备前将各组成成分于真空条件下进行干燥处理，干燥处理过程中，磷酸铁锂、Super-p和KS-6的干燥温度为110～120℃，干燥时间为3～4h；聚偏氟乙烯干燥温度为75～85℃，干燥时间5～7h，真空度为-0.08～-0.09MPa，干燥结束后，自然降温至40℃以下，备用。3.根据权利要求1所述的大容量锂离子电池正极浆料的制备方法，其特征是：所述步骤2)中搅拌分散于制胶机内进行，搅拌公转速度为18～22rpm，分散速度为1000～1200rpm，搅拌时间1.5～2.5h，真空度为-0.08～-0.09MPa，浆料温度控制20～40℃。4.根据权利要求1所述的大容量锂离子电池正极浆料的制备方法，其特征是：所述步骤3)中加入导电剂后，搅拌公转速度为22～26rpm，分散速度为1400～1600rpm，搅拌时间为1.5～2.5h，真空度为-0.08～-0.09MPa，浆料温度控制20～40℃。5.根据权利要求1所述的大容量锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：王云辉，崔润东，康婷婷，庞可可，孙敬，秦亚伟，孙青山，马佰瑞，
申请(专利权)人：中航锂电洛阳有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41