一种电极浆料的制备方法技术

本发明专利技术涉及电极浆料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：1)向溶剂中加入第1颗粒状物质，混合；2)可选地，向步骤1)所得溶液中加入粘合剂溶液和/或增稠剂溶液，混合；3)向步骤2)所得溶液中，以重复步骤1)和步骤2)的方式加入第2颗粒状物质、第n‑1颗粒状物质；4)向步骤3)所得溶液中加入第n颗粒状物质，混合；5)可选地，向步骤4)所得溶液中加增稠剂，混合；6)向步骤5)所得溶液中加入粘合剂，混合，即得。本发明专利技术获得的电极浆料，各组成组分分散的均匀性获得显著的改善；搅拌时间缩短，提升了生产效率。由本发明专利技术提供的方法获得的电极浆料，制作成极片，组装成锂离子电池，电池的容量发挥充分、一致性高、循环寿命长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电池
，涉及一种电极浆料的制备方法。
技术介绍
在锂离子电池制造过程中，浆料混合工序是其中重要的一道工序。锂离子电极浆料一般包括正负极活性材料、导电剂、粘接剂。为了改善电极浆料的分散性、稳定性等性质，浆料中还可以加入稳定剂、分散剂或者表面活性剂等添加剂。此外，为了改善电池的其他性能，浆料中还可以添加其他功能性添加剂，例如纳米氧化铝。在正、负极浆料中，颗粒状活性物质、导电剂以及功能性添加剂的分散性和均匀性将影响到锂离子在电池两极间的运动，因此在锂离子电池生产中各极片材料的浆料的混合分散至关重要。浆料分散质量的好坏，对电池的容量发挥、倍率性、循环性和一致性有较大的影响，会直接影响到后续锂离子电池生产的质量及其产品的性能。在制备电极浆料过程中，通常采用搅拌的方式使浆料中的各种组分充分混合均匀，并具有一定的黏度，同时表现出较好的流动性。其中关键的问题是使各种组分混合均匀，其次是考虑黏度、流动性和固含量。目前电极浆料的搅拌方式主要有干法搅拌和湿法搅拌。如图1所示，干法搅拌主要是将各粉料初步混合均匀后，再加入溶剂和分散剂，实现分散的效果。干法搅拌的搅拌速度较快，约为4-8小时，但搅拌的均匀性较差。如图2所示，湿法搅拌是先制胶，然后加入导电剂搅拌，再加入主料(即活性物质)搅拌。湿法搅拌的用时较长，一般大于8小时，搅拌的均匀性比干法搅拌高。电极浆料中各组分在不同环境中的分散效果不同。导电剂一般是采用纳米尺寸的炭黑，例如SuperP(SP型炭黑导电剂)、乙炔黑、KS系列碳微粒、碳纤维、碳纳米管(CNT)、科琴黑等。一般认为，由于纳米颗粒的颗粒尺寸小，表面积大，所以纳米颗粒的可分散性会相对较差。CN104466111A公开了一种锂电极浆料的制备工艺，将胶粉、导电剂、活性物质分别与溶剂混合制成溶液，再将导电剂溶液、活性物质溶液和胶液混合，最后加剩余溶剂混合。CN101694872A和CN103022433A公开了一种锂离子电极浆料混合的制作方法，均是将导电剂、活性物质干混后，再与粘结剂溶液混合。如何使锂离子电极浆料中各组分分散的更为均匀，从而进一步改善锂离子电池的电性能，这是本领域技术人员一直致力解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于实现例如改善电极浆料的分散效果，和/或缩短搅拌时间，和/或改善电池的电性能中的一项或者多项，具体的，例如，正常发挥电池的容量，和/或延长循环寿命，和/或改善一致性。专利技术人为了实现上述一项或者多项目的，进行了大量的实验，意外地发现，采用湿法搅拌，在有利于小颗粒分散的环境下，优先分散粒径较小的颗粒，然后再与粒径较大的颗粒混合，这样能够使粒径较大颗粒与粒径较小颗粒混合均匀，达到更好的分散效果。由本专利技术提供的制备方法获得的电极浆料分散均匀，制作成极片，组装成锂离子电池，电池性能得到改善。具体地，本专利技术涉及一种电极浆料的制备方法，所述电极浆料中包含颗粒状物质，所述颗粒状物质包括第1颗粒状物质，第2颗粒状物质，……,第n-1颗粒状物质，和第n颗粒状物质，其中n为大于或等于3的自然数，且所述颗粒状物质的粒度从小到大的顺序为：第1颗粒状物质<第2颗粒状物质<……<第n-1颗粒状物质<第n颗粒状物质，所述制备方法包括以下步骤：1)向溶剂中加入第1颗粒状物质，混合；2)可选地，向步骤1)所得溶液中加入粘合剂溶液和/或增稠剂溶液，混合；3)向步骤2)所得溶液中，以重复步骤1)和步骤2)的方式加入第2颗粒状物质、……、第n-1颗粒状物质；4)向步骤3)所得溶液中加入第n颗粒状物质，混合；5)可选地，向步骤4)所得溶液中加增稠剂，混合；6)向步骤5)所得溶液中加入粘合剂，混合，得到电极浆料。在一个优选的实施方案中，本专利技术所述的电极浆料的制备方法，其中所述的颗粒状物质包括活性物质(优选为锂离子电池活性物质，例如正极活性物质，包括钴酸锂、三元材料、锰酸锂，或负极活性物质，包括人造石墨、复合石墨、天然石墨、硅碳复合材料)，可选地，所述的颗粒状物质还包括导电剂(所述导电剂选自SuperP(SP型炭黑导电剂)、乙炔黑、KS系列碳微粒、碳纤维、碳纳米管(CNT)、科琴黑)或/和功能性添加剂(例如纳米氧化铝)。在一个优选的实施方案中，本专利技术前述任一项所述的电极浆料的制备方法，其中所述的溶剂为水或N-甲基吡咯烷酮。在一个优选的实施方案中，本专利技术前述任一项所述的电极浆料的制备方法，其中所述粘合剂溶液为聚偏二氟乙烯(包括偏氟乙烯的均聚物、共聚物或其改性物)、聚丙烯酸、海藻酸钠或丁苯橡胶与所述溶剂的混合物。在一个优选的实施方案中，本专利技术前述任一项所述的电极浆料的制备方法，其中所述的增稠剂溶液为羟甲基纤维素和溶剂的混合物。在一个优选的实施方案中，本专利技术前述任一项所述的电极浆料的制备方法，其中步骤2)所加入的粘合剂溶液和/或增稠剂溶液为电极浆料所需全部粘合剂和/或增稠剂溶液的0～40％(优选为1-40％，进一步优选为10-30％，例如20％)，步骤5)所加入的增稠剂为剩余增稠剂，步骤6)所加入的粘合剂为剩余粘合剂。在一个优选的实施方案中，本专利技术前述任一项所述的电极浆料的制备方法，其中所述n为3～6的自然数，优选为3、4、5或6。在一个优选的实施方案中，本专利技术前述任一项所述的电极浆料的制备方法，所述电极浆料为正极浆料，其中：所述的颗粒状物质包括导电剂和正极活性物质，所述的溶剂为N-甲基吡咯烷酮，所述的粘合剂溶液为聚偏二氟乙烯(包括偏氟乙烯的均聚物、共聚物或其改性物)和所述溶剂的混合物。在一个优选的实施方案中，本专利技术前述任一项所述的电极浆料的制备方法，所述电极浆料为正极浆料，其中：n为3，第1颗粒状物质为炭黑导电剂(如SP型炭黑导电剂)，第2颗粒状物质为石墨导电剂(如KS-6型石墨导电剂)，第3颗粒状物质为正极活性物质。在一个优选的实施方案中，本专利技术前述任一项所述的电极浆料的制备方法，所述电极浆料为正极浆料，所述制备方法包括以下步骤：1)向所述溶剂中加入第1颗粒状物质，混合；2)向步骤1)所得溶液中加入第2颗粒状物质，混合；3)可选地，向步骤2)所得溶液中加入粘合剂溶液(优选加入电极浆料所需全部粘合剂溶液的0～40％(优选为1-40％，进一步优选为10-30％，例如20％))，混合；4)向步骤3)所得溶液中加入第3颗粒状物质，混合；5)向步骤4)所得溶液中加入粘合剂，混合，即得。在一个优选的实施方案中，本专利技术前述任一项所述的电极浆料的制备方法，所述电极浆料为负极浆料，其中：所述的颗粒状物质包括导电剂和负极活性物质，所述的溶剂为水，所述的增稠剂溶液为羟甲基纤维素和所述溶剂的混合物，所述的粘合剂溶液为丁苯橡胶和所述溶剂的混合物。在一个优选的实施方案中，本专利技术前述任一项所述的电极浆料的制备方法，所述电极浆料为负极浆料，其中：n为3，第1颗粒状物质为炭黑导电剂(如SP型炭黑导电剂)，第2颗粒状物质为石墨导电剂(如KS-6型石墨导电剂)，第3颗粒状物质为负极活性物质。在一个优选的实施方案中，本专利技术前述任一项所述的电极浆料的制备方法，所述电极浆料为负极浆料，所述制备方法包括以下步骤：1)向所述溶剂中加入第1颗粒状物质，混合；2)向步骤1)所得溶液中加入第2颗粒状物质，混合；3)可选地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极浆料的制备方法，所述电极浆料中包含颗粒状物质，所述颗粒状物质包括第1颗粒状物质，第2颗粒状物质，……,第n‑1颗粒状物质，和第n颗粒状物质，其中n为大于或等于3的自然数，且所述颗粒状物质的粒度从小到大的顺序为：第1颗粒状物质<第2颗粒状物质<……<第n‑1颗粒状物质<第n颗粒状物质，所述制备方法包括以下步骤：1)向溶剂中加入第1颗粒状物质，混合；2)可选地，向步骤1)所得溶液中加入粘合剂溶液和/或增稠剂溶液，混合；3)向步骤2)所得溶液中，以重复步骤1)和步骤2)的方式加入第2颗粒状物质、……、第n‑1颗粒状物质；4)向步骤3)所得溶液中加入第n颗粒状物质，混合；5)可选地，向步骤4)所得溶液中加增稠剂，混合；6)向步骤5)所得溶液中加入粘合剂，混合，得到电极浆料。

【技术特征摘要】
1.一种电极浆料的制备方法，所述电极浆料中包含颗粒状物质，所述颗粒状物质包括第1颗粒状物质，第2颗粒状物质，……,第n-1颗粒状物质，和第n颗粒状物质，其中n为大于或等于3的自然数，且所述颗粒状物质的粒度从小到大的顺序为：第1颗粒状物质<第2颗粒状物质<……<第n-1颗粒状物质<第n颗粒状物质，所述制备方法包括以下步骤：1)向溶剂中加入第1颗粒状物质，混合；2)可选地，向步骤1)所得溶液中加入粘合剂溶液和/或增稠剂溶液，混合；3)向步骤2)所得溶液中，以重复步骤1)和步骤2)的方式加入第2颗粒状物质、……、第n-1颗粒状物质；4)向步骤3)所得溶液中加入第n颗粒状物质，混合；5)可选地，向步骤4)所得溶液中加增稠剂，混合；6)向步骤5)所得溶液中加入粘合剂，混合，得到电极浆料。2.权利要求1所述的制备方法，所述颗粒状物质包括活性物质(优选为锂离子电池活性物质，例如正极活性物质，包括钴酸锂、三元材料、锰酸锂，或负极活性物质，包括人造石墨、复合石墨、天然石墨、硅碳复合材料)，可选地，所述颗粒状物质还包括导电剂(所述导电剂选自SuperP(SP型炭黑导电剂)、乙炔黑、KS系列碳微粒、碳纤维、碳纳米管(CNT)、科琴黑)或/和功能性添加剂(例如纳米氧化铝)。3.权利要求1至2任一项所述的制备方法，其中所述溶剂为水或N-甲基吡咯烷酮。4.权利要求1至3任一项所述的制备方法，其中所述粘合剂溶液为聚偏二氟乙烯(包括偏氟乙烯的均聚物、共聚物或其改性物)、聚丙烯酸、海藻酸钠或丁苯橡胶与所述溶剂的混合物。5.权利要求1至4任一项所述的制备方法，其中所述增稠剂溶液为羟甲基纤维素和溶剂的混合物。6.权利要求1至5任一项所述的制备方法，其中步骤2)所加入的粘合剂溶液和/或增稠剂溶液为电极浆料所需全部粘合剂和/或增稠剂溶液的0～40％(优选为1-40％，进一步优选为10-30％，例如20％)，步骤5)所加入的增稠剂为剩余增稠剂，步骤6)所加入的粘合剂为剩余粘合剂。7.权利要求1至6任一项所述的制备方法，其中所述n为3～6的自然数，优选为3、4、5或6。8.权利要求1-7任一项所述的制备方法，其中：所述电极浆料为正极浆料，所述颗粒状物质包括导...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟宽，钟署亮，李乾乾，王晋，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44