一种锂离子电池用胶液制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池用胶液制备方法，胶液制备在锂离子电池用胶液制备装置上进行，包括如下步骤：1)将溶剂加入制胶罐4中；2)将胶粉加入下料器3中；3)依次开启下球阀5、加热器9、转子泵1、增压泵2以及上球阀6，使溶剂填充管道并在管道中循环；4)打开下料器球阀8，使胶粉吸入管道并在溶剂中溶解；5)依次关闭上球阀6、增压泵2、转子泵1、加热器9和下球阀5；6)开启真空泵10并继续搅拌60～120min后，即得锂离子电池用胶液。本发明专利技术操作方便，可以实现CMC胶液或PVDF胶液的自动化运行，避免了胶束的形成与杂质的引入，提高了胶液的制备工作效率和稳定性。

Preparation method of glue solution for lithium ion battery

The present invention discloses a preparation method of glue for lithium-ion batteries. The glue preparation is carried out on a glue preparation device for lithium-ion batteries, including the following steps: 1) adding solvent into the glue can 4; 2) adding glue powder into the feeder 3; 3) opening the lower ball valve 5, the heater 9, the rotor pump 1, the booster pump 2 and the upper ball valve 6 in turn to make the glue preparation process more convenient. Solvent fills the pipe and circulates in the pipe; 4) Opens the ball valve 8 of the feeder to suck the rubber powder into the pipe and dissolve it in the solvent; 5) Closes the upper ball valve 6, the booster pump 2, the rotor pump 1, the heater 9 and the lower ball valve 5 in turn; 6) Opens the vacuum pump 10 minutes and continues to stir for 60-120 minutes, then the glue for the lithium ion battery is obtained. The invention has convenient operation, can realize the automatic operation of CMC or PVDF glue, avoids the formation of micelles and the introduction of impurities, and improves the preparation efficiency and stability of the glue.

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池用胶液制备方法
本专利技术属于锂离子电池制备
，尤其是涉及一种锂离子电池用胶液制备方法。
技术介绍
羧甲基纤维素钠(CMC)胶液和聚偏氟乙烯(PVDF)胶液是锂离子电池生产中常为常用的粘结剂。羧甲基纤维素钠(CMC)胶液的溶剂通常为水；聚偏氟乙烯(PVDF)胶液的溶剂通常为N-甲基吡咯烷酮(NMP)。CMC胶液和PVDF胶液的制备方法主要有两种：1.人工加料法。人工直接加入法是利用人力将称取好的CMC或PVDF粉末直接加入到装有溶剂的容器中，关闭容器口，并搅拌、溶解；2.自动加料法。自动加料法采用自动加料装置，通过外接管道一次性加入CMC或PVDF粉末，搅拌并溶解。人工加料法的缺陷是搅拌所使用的容器为半封闭式，在人工加入的时候易引入其他杂质到胶液中，不利于后面的浆料制作和涂覆，同时杂质本身会对最终的锂离子电池性能带来负面影响，比如增大自放电，影响电芯之间的一致性及使用寿命；自动加料法虽可避免杂质的引入，但由于采用一次性加入，无法避免在加入的过程中，CMC或PVDF粉末团聚结块漂浮在液面之上，使得溶解时间和耗能大大提高。值得注意的是，CMC或PVDF粉末团聚结块也会引起胶束的产生，胶束的存在不利于后续浆料的涂布，会导致涂覆后的膜面多孔、粗糙，浆料的流变性变差。此外，无论是人工加料法还是自动加料法，其溶解的过程都是在室温条件下进行，溶解所需要的时间较长，生产效率低。
技术实现思路
为克服锂离子电池生产过程中CMC或PVDF粉末不易分散溶解以及胶束形成的问题，本专利技术提供了一种锂离子电池用胶液制备方法。本专利技术是通过以下技术实现的：一种锂离子电池用胶液制备方法，胶液制备在锂离子电池用胶液制备装置上进行，包括如下步骤：1)将溶剂加入制胶罐中，开启制胶罐内的搅拌桨；2)将胶粉加入下料器中，待用；3)依次开启下球阀、加热器、转子泵、增压泵以及上球阀，使溶剂填充管道并在管道中循环；4)打开下料器球阀，使胶粉吸入管道并在溶剂中溶解，胶粉吸入完毕后关闭下料器球阀；5)维持加热器、转子泵、增压泵工作30～120min后，依次关闭上球阀、增压泵、转子泵、加热器和下球阀；6)开启真空泵并降低制胶罐内的搅拌桨公转和自转速度，继续搅拌60～120min后，即得锂离子电池用胶液。优选地，所述溶剂为水或N-甲基吡咯烷酮；所述胶粉为羧甲基纤维素钠粉末或聚偏氟乙烯粉末。优选地，步骤1)所述搅拌桨的公转速度为15～30r/min，自转速度为500～3000r/min；步骤6)所述搅拌桨公转速度为5～15r/min，自转速度为100～1000r/min。优选地，步骤6)真空泵开启后制胶罐的真空度小于-90KPa。优选地，所述锂离子电池用胶液制备装置包括转子泵、增压泵、下料器、制胶罐、下球阀、上球阀、压力表A、压力表B、下料器球阀、加热器和真空泵；所述转子泵具有进料口A、进料口B和出料口，所述出料口依次通过管道与压力表B、加热器、下球阀与制胶罐的底部相连；所述进料口A通过下料器球阀与下料器相连；所述进料口依次通过管道与压力表A、增压泵、上球阀与制胶罐的顶部相连；真空泵与制胶罐的顶部相连。优选地，所述转子泵为配备虹吸转子头的转子泵，转速为400～4000r/min，吸粉速度为1～10kg/min，功率为1000～2000W。优选地，所述下料器为窄口朝下的漏斗形，窄口处的直径为40～60mm，宽口处的直径为80～120mm；该下料器安装在转子泵上。优选地，管道为表面100～140目抛光的不锈钢管道，该管道直径为60～100mm。优选地，所述增压泵为叶轮泵或离心泵，该增压泵的工作流量为1～1000L/min，扬程为1～5m，转速为200～2000r/min。优选地，所述加热器的功率为200～2000W。传统上，CMC胶液或PVDF胶液的制备是直接将CMC粉末或PVDF粉末一次性加入相应的溶剂并进行搅拌而获得，使得粉末团聚结块致胶束的形成难以避免。在本专利技术中，专利技术人利用转子泵的旋转时产生的负压的作用下缓慢将CMC粉末或PVDF粉末吸入管道中，利用管道中的溶剂对吸入的CMC粉末或PVDF粉末进行快速溶解，在加热器的作用下，溶液温度提高，CMC粉末或PVDF粉末动能增强，溶解速度进一步提高，进入制胶罐后，在搅拌器的作用下CMC粉末或PVDF粉末在溶剂中的分散更为均匀，从根本上避免了CMC粉末或PVDF粉末团聚结块所导致的胶束形成，制得的胶液更加均匀。此外，本专利技术所制备的胶液也避免了在人工加料法可能引入的杂质，保证了所制备的胶液质量。本专利技术的有益效果在于：操作方便，可以实现CMC胶液或PVDF胶液的自动化运行，避免了胶束的形成与杂质的引入，提高了胶液的制备工作效率和质量，具有良好的市场应用前景。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。1为转子泵，11为进料口A，12为进料口B，13为出料口，2为增压泵，3为下料器，4为制胶罐，5为下球阀，6为上球阀，71为压力表A，72为压力表B，8为下料器球阀，9为加热器，10为真空泵。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。实施例1如图1所示，本实施例CMC胶液制备在锂离子电池用胶液制备装置上进行，该装置包括转子泵1、增压泵2、下料器3、制胶罐4、下球阀5、上球阀6、压力表A71、压力表B72、下料器球阀8、加热器9和真空泵10；所述转子泵1具有进料口A11、进料口B12和出料口13，所述出料口13依次通过管道与压力表B72、加热器9、下球阀5与制胶罐4的底部相连；所述进料口A11通过下料器球阀8与下料器3相连；所述进料口12依次通过管道与压力表A71、增压泵2、上球阀6与制胶罐4的顶部相连；真空泵10与制胶罐4的顶部相连。其中，转子泵1为配备虹吸转子头的转子泵，设置转速为3000r/min，吸粉速度为7kg/min，功率为1500W；制胶罐4的容量为1500L；下料器3安装于转子泵1上，为窄口朝下的漏斗形，窄口处的直径为50mm，宽口处的直径为100mm；管道为表面120目抛光的不锈钢管道，该管道直径为100mm；增压泵为离心泵，设置工作流量为800L/min，扬程为3m，转速为1000r/min；加热器9的功率为1500W。制备固含量为1.4％的CMC胶液，胶液总重量为1000kg。称取986kg水并加入制胶罐4中，开启制胶罐4内的搅拌桨，公转速度20r/min，自转速度1200r/min。然后称取14kgCMC粉末，加入漏斗形的下料器3中。依次开启下球阀5、加热器9、转子泵1、增压泵2以及上球阀6，使水填充管道、在管道循环并升温至50℃，时间约为13min。打开下料器球阀8，CMC粉末均匀地被吸入到管道中并在水中溶解，约2min后完成CMC粉末的加入，关闭下料器球阀8。继续维持整个系统运转25min后，依次关闭上球阀6、增压泵2、转子泵1、加热器9和下球阀5。开启真空泵10，使制胶罐4的真空度小于-90KPa，将制胶罐4内的公转速度降至10r/min，自转速度降至500r/min，继续搅拌60min后，完成CMC胶液制备。一般人工加料法制备CMC胶液需要120min，本实施例只需要100min，制备效率提高了16.7％。同时所制得的CMC胶液透明、无胶束形成，其粘度稳定，粘度稳定性测试结果如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池用胶液制备方法，其特征是，胶液制备在锂离子电池用胶液制备装置上进行，包括如下步骤：1)将溶剂加入制胶罐(4)中，开启制胶罐(4)内的搅拌桨；2)将胶粉加入下料器(3)中，待用；3)依次开启下球阀(5)、加热器(9)、转子泵(1)、增压泵(2)以及上球阀(6)，使溶剂填充管道并在管道中循环；4)打开下料器球阀(8)，使胶粉吸入管道并在溶剂中溶解，胶粉吸入完毕后关闭下料器球阀(8)；5)维持加热器(9)、转子泵(1)、增压泵(2)工作30～120min后，依次关闭上球阀(6)、增压泵(2)、转子泵(1)、加热器(9)和下球阀(5)；6)开启真空泵(10)并降低制胶罐(4)内的搅拌桨公转和自转速度，继续搅拌60～120min后，即得锂离子电池用胶液。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用胶液制备方法，其特征是，胶液制备在锂离子电池用胶液制备装置上进行，包括如下步骤：1)将溶剂加入制胶罐(4)中，开启制胶罐(4)内的搅拌桨；2)将胶粉加入下料器(3)中，待用；3)依次开启下球阀(5)、加热器(9)、转子泵(1)、增压泵(2)以及上球阀(6)，使溶剂填充管道并在管道中循环；4)打开下料器球阀(8)，使胶粉吸入管道并在溶剂中溶解，胶粉吸入完毕后关闭下料器球阀(8)；5)维持加热器(9)、转子泵(1)、增压泵(2)工作30～120min后，依次关闭上球阀(6)、增压泵(2)、转子泵(1)、加热器(9)和下球阀(5)；6)开启真空泵(10)并降低制胶罐(4)内的搅拌桨公转和自转速度，继续搅拌60～120min后，即得锂离子电池用胶液。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用胶液制备方法，其特征是，所述溶剂为水或N-甲基吡咯烷酮；所述胶粉为羧甲基纤维素钠粉末或聚偏氟乙烯粉末。3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用胶液制备方法，其特征是，步骤1)所述搅拌桨的公转速度为15～30r/min，自转速度为500～3000r/min；步骤6)所述搅拌桨公转速度为5～15r/min，自转速度为100～1000r/min。4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用胶液制备方法，其特征是，步骤6)真空泵(10)开启后制胶罐(4)的真空度小于-90KPa。5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用胶液制备方法，其特征是，所述锂离子电池用胶液制备装置包括转子泵(1)、增压泵(2)、下料器(3)、制胶罐(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏文俊，李凡群，杜小红，赵星星，
申请(专利权)人：万向一二三股份公司，万向集团公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33