一种锂离子电池浆料的制备方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池浆料的制备方法。本发明专利技术的锂离子电池浆料的制备方法，包括干料混匀、低速高粘搅拌、中速中粘搅拌、高速低粘搅拌、粘度调节和出浆五个步骤。本发明专利技术的制备方法可用于制备油性正极浆料、油性负极浆料和水性负极浆料，可以节省专门的预制胶液工序，简化混料工序工艺操作步骤，缩短工艺时间，提高设备利用率和产能，无需购买打胶设备、胶液贮存设备和中转设备，提高混料的自动化程度，提高浆料的一致性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池浆料的制备方法
本专利技术属于锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池浆料的制备方法。
技术介绍
众所周知，混料工序是锂离子电池制做过程中的最关键工序，对锂离子电池的性能好坏起着至关重要的作用。特别是对于动力电池而言，电池要求的使用周期要达十多年之久，而且可能会在非常严寒或非常炎热的环境下交替使用，这就对电池的高低温性能、倍率性、持久性和安全性提出了非常严格的要求。电池性能的好坏，主要取决于电池极片的好坏。但极片的质量，主要取决于极片涂布时的质量。而极片的涂布质量，一方面与涂布设备的精度、稳定性及作业人员的操作有一定的关系，另一方面，浆料的精细化、均匀性和稳定性对涂布效果的影响是非常大的。可以说浆性的好坏，是决定电池性能的最为关键因素之一。但浆料配制工序不仅是锂离子电池制作过程的最关键工序，也是难度最大的工序。原因在于，浆料的性能，一方面受原材料来料一致性的影响，同时也受到温度、湿度等环境因素的影响。最主要的是，混料工序是在密闭的罐体中进行，特别是动力电池工厂的混料，多数采用自动上料系统，多数材料的输送和加入都是通过复杂的程控管道系统来完成，材料的传送和加入及浆料的制备过程难以直观观察，混料过程中出现的问题无法及时被发现，浆料的性能直到出料后涂布时才能体现出来。对于锂离子电池浆料制备工艺，国内外许多公司都进行了较为广泛的研究。但目前行业内基本采用的方法是用液态的粘结剂或先将固态粘结剂溶到溶剂中，制成胶液，再与固态粉体状的正、负极活性材料、导电剂等混合搅拌均匀制成浆料。目前锂离子电池制造行业采用的混料方法主要有两种，一种是所谓的湿法工艺，这种工艺方法是将预先制好的胶液加入搅拌罐中，再将导电剂和极性活性物粉体按一定比例和次序依次加入到搅拌罐中，在规定的转速、温度、真空度下进行规定时间的搅拌(水性负极先加入CMC胶液，等浆料混合均匀后再加入SBR乳胶)；另一种是所谓的干法工艺，这种工艺方法是先在搅拌罐中加入粉体的导电剂极性活性物质，将其适当搅拌后再将预先制备好的胶液分数次加入，先在较干状态下低速搅拌，使材料在粘稠状态下润湿捏合，利用搅拌桨的作用力进行揉搓，将团聚的颗粒搓开，再逐步增加胶液量并逐步提高搅拌转速，将初步揉搓开的团聚物打散搅匀。以上两种方法都要先预制成胶液，不仅工艺时间比较长，而且预制好的胶液与各种粉体原材料进行混合时，由于胶液粘度高，较难与呈粉体的其它原材料均匀浸润和均匀分散。特别是对于自动上料系统，如果预先制成胶液，则胶液在配液时需用管道长距离输送。在输送过程中，胶液易粘附在管道壁上，难以清洗干净，长时间后易造成管道不通畅或堵塞。本专利提供的是一种不需要提前预制胶液的干混与半干混法相结合的混料工艺。本专利技术工艺操作简单，非常适合于自动上料系统。且可将材料主体材料的差异情况，将整个混料时间控制在5-9小时之内。这样一方面提高了设备的利用率，也使浆料性能更加均匀、稳定性更好。
技术实现思路
(一)所要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种锂离子电池浆料的制备方法省去专门的预制胶液工序，简化混料工序，缩短工艺时间。(二)技术方案为了实现上述目的，本专利技术采用如下方案：一种锂离子电池浆料的制备方法，包括如下步骤，S1：干料混匀：按配方精确称取各原料成分，将活性物质、导电剂和粘结剂组成的干料加入到带有搅拌和分散的搅拌缸中，在5～15rpm的搅拌速度、在10～100rpm的分散速度下进行低速搅拌混合60～120分钟；S2：低速高粘搅拌：加入配方中溶剂重量20～40t％的溶剂，在5～15rpm的搅拌速度、10～100rpm的分散速度进行低速搅拌混合60～120分钟，使搅拌缸中的物料成为团状，每隔30分钟对缸壁和搅拌桨上的干料进行清理；S3：中速中粘搅拌：继续加入配方中溶剂重量20～40％的溶剂，在5～15rpm的搅拌速度、500～1500rpm的分散速度进行中速搅拌混合60～120分钟，每隔30分钟对缸壁和搅拌桨上的干料进行清理；S4：高速低粘搅拌：在步骤S3的物料中继续加入配方中溶剂重量15～45％的溶剂，在15～35rpm的搅拌速度、1500～3500rpm的分散速度进行高速搅拌混合60～120分钟；S5：粘度调节和出浆：测试粘度并加入溶剂调整使粘度符合要求，在5～15rpm的搅拌速度下消泡30～90分钟，过滤，出缸，得到锂离子电池浆料。优选的，步骤S1中所述活性物质为正极活性物质，选自钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、钛酸锂、镍钴铝酸锂和磷酸铁锂中的一种或几种，所述活性物质占干料总质量的93～99％，步骤S1中所述导电剂选自导电石墨、碳纤维、碳纳米管和石墨烯中的一种或几种，所述导电剂占干料总质量的0.5～3.5％，步骤S1中所述粘结剂选自聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯中的一种或两种，所述粘结剂占干料总质量的0.4～3.7wt％，步骤S2、S3、S4或S5中所述溶剂选自杂环类有机溶剂或酮类有机溶剂中的一种或几种，所述溶剂的质量为干料总质量的0.3倍～1.5倍。正极导电剂市面上常见的型号有350G、SUPER-P、KS-6、KS-15、SFG-6、SFG-15、乙炔黑(AB)和科琴黑(KB)等。石墨烯和碳纳米管由于不容易分散，可以直接以分散好的浆料形式加入到干料中，计算使用量时以浆料里的石墨烯或碳纳米管实际的量计算。更优选的，所述杂环类有机溶剂选自四氢呋喃(THF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、吡啶和二氧六环中的一种或几种，所述酮类有机溶剂选自丙酮、甲乙酮、3-戊酮和环己酮中的一种或几种。更优选的，步骤S1中干料还包括固态粉体添加剂。优选的，步骤S1中所述活性物质为负极活性物质，选自石墨、焦炭、纤维碳、中间相碳微球、炭黑、硅基氧化物、硅碳复合材料、钛酸锂和纳米碳中的一种或几种，所述活性物质占干料总质量的92～97.5wt％，步骤S1中所述导电剂选自炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管和石墨烯中的一种或几种，所述导电剂占干料总质量的0.5～3.0wt％，步骤S1中所述粘结剂选自聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯中的一种或两种，所述粘结剂占干料总质量的0.5～7.7wt％，步骤S2、S3、S4或S5中所述溶剂选自杂环类有机溶剂或酮类有机溶剂中的一种或几种，所述溶剂的质量为干料总质量的0.3倍～1.5倍。更优选的，所述杂环类有机溶剂选自四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、吡啶和二氧六环中的一种或几种，所述酮类有机溶剂选自丙酮、甲乙酮、3-戊酮和环己酮中的一种或几种。优选的，步骤S1中所述活性物质为负极活性物质，选自石墨、焦炭、纤维碳、中间相碳微球、炭黑、硅基氧化物、硅碳复合材料、钛酸锂和纳米碳中的一种或几种，所述活性物质占干料总质量的92～99wt％，步骤S1中所述导电剂选自炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管和石墨烯中的一种或几种，所述导电剂占干料总质量的0.5～4.5wt％，步骤S1中所述粘结剂为羧甲基纤维素钠(CMC)，所述粘结剂占干料总质量的0.8～4.0wt％，步骤S2、S3、S4或S5中所述溶剂为去离子水，所述溶剂的质量为干料总质量的0.5倍～1.5倍。负极导电剂市面上常见的型号有SUPER-P、KS-6、KS-15、SFG-6、SFG-15、乙炔黑(AB)和科琴黑(KB)等。更优选的，步骤S5中调整粘度符本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池浆料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，S1：干料混匀：按配方精确称取各原料成分，将配方中的干料包括活性物质、导电剂和粘结剂，加入到带有搅拌和分散的搅拌缸中，在5～15rpm的搅拌速度、10～100rpm的分散速度下进行低速搅拌混合60～120分钟；S2：低速高粘搅拌：将配方中溶剂重量20～40％的溶剂加入步骤S1获得混合后的干料中，在5～15rpm的搅拌速度、10～100rpm的分散速度进行低速搅拌混合60～120分钟，使搅拌缸中的物料成为团状，每隔30分钟对缸壁和搅拌桨上的干料进行清理；S3：中速中粘搅拌：继续将配方中溶剂重量的20～40％的溶剂加入步骤S2中的团状物料中，在5～15rpm的搅拌速度、500～1500rpm的分散速度进行中速搅拌混合60～120分钟，每隔30分钟对缸壁和搅拌桨上的干料进行清理；S4：高速低粘搅拌：在步骤S3的物料中继续加入配方中溶剂重量15～45％的溶剂，在15～35rpm的搅拌速度、1500～3500rpm的分散速度进行高速搅拌混合60～120分钟；S5：粘度调节和出浆：测试粘度并加入溶剂调整使粘度符合要求，在5～15rpm的搅拌速度下消泡30～90分钟，过滤，出缸，得到锂离子电池浆料。...

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池浆料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，S1：干料混匀：按配方精确称取各原料成分，将配方中的干料包括活性物质、导电剂和粘结剂，加入到带有搅拌和分散的搅拌缸中，在5～15rpm的搅拌速度、10～100rpm的分散速度下进行低速搅拌混合60～120分钟；S2：低速高粘搅拌：将配方中溶剂重量20～40％的溶剂加入步骤S1获得混合后的干料中，在5～15rpm的搅拌速度、10～100rpm的分散速度进行低速搅拌混合60～120分钟，使搅拌缸中的物料成为团状，每隔30分钟对缸壁和搅拌桨上的干料进行清理；S3：中速中粘搅拌：继续将配方中溶剂重量的20～40％的溶剂加入步骤S2中的团状物料中，在5～15rpm的搅拌速度、500～1500rpm的分散速度进行中速搅拌混合60～120分钟，每隔30分钟对缸壁和搅拌桨上的干料进行清理；S4：高速低粘搅拌：在步骤S3的物料中继续加入配方中溶剂重量15～45％的溶剂，在15～35rpm的搅拌速度、1500～3500rpm的分散速度进行高速搅拌混合60～120分钟；S5：粘度调节和出浆：测试粘度并加入溶剂调整使粘度符合要求，在5～15rpm的搅拌速度下消泡30～90分钟，过滤，出缸，得到锂离子电池浆料。2.根据权利要求1所述的锂离子电池浆料的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述活性物质为正极活性物质，选自钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、钛酸锂、镍钴铝酸锂和磷酸铁锂中的一种或几种，所述活性物质占干料总质量的93～99％，步骤S1中所述导电剂选自导电石墨、碳纤维、碳纳米管和石墨烯中的一种或几种，所述导电剂占干料总质量的0.5～3.5wt％，步骤S1中所述粘结剂选自聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯中的一种或两种，所述粘结剂占干料总质量的0.4～3.7wt％，步骤S2、S3、S4或S5中所述溶剂选自杂环类有机溶剂或酮类有机溶剂中的一种或几种，所述溶剂的质量为干料总质量的0.3倍～1.5倍。3.根据权利要求2所述的锂离子电池浆料的制备方法，其特征在于：所述杂环类有机溶剂选自四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、吡啶和二氧六环中的一种或几种，所述酮类有机溶剂选自丙酮、甲乙酮、3-戊酮和环己酮中的一种或几种。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李维义，李越，刘梦，黄茂龙，吴持品，刘志刚，
申请(专利权)人：福建冠城瑞闽新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35