一种锂电池浆料制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种锂电池浆料制备方法及其应用，将导电剂分别分批次加入到胶液和活性材料中得到导电浆料和预混料，将导电浆料加入到预混料中进行捏合，真空脱泡，得到电池浆料。利用电池浆料分别制备正负极片，并制备相应的锂离子电池。本发明专利技术通过调整匀浆工艺所制备的正负极片，特别是厚极片，具有长寿命以及高倍率充放电性能；由此厚极片组装的电池不仅具有优异的循环和倍率性能，还具有较高的能量密度。该制备方法简单易行，不需更改现有生产设备，适合工业化生产。

A preparation method of lithium battery slurry and its application

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池浆料制备方法及其应用
本专利技术涉及锂离子电池制造
，具体涉及一种锂电池浆料制备方法及其应用。
技术介绍
随着世界面临环境污染以及非可再生资源逐渐枯萎等问题日益严重，世界各国都在积极布局可再生资源的开发和利用。锂离子二次电池由于具有比能量大、工作电压高、循环使用寿命长、无记忆效应、自放电小、无污染绿色环保等优点，已被广泛应用于便携移动电子设备、电动汽车及储能系统，已然成为当前的研究热点。锂离子电池作为新能源汽车的“心脏”，其性能的优劣直接关系着新能源汽车的发展和推广应用。针对新能源汽车目前普遍存在的里程焦虑问题，世界各国都在积极提升电芯单体以及系统能量密度，以实现新能源汽车的长续航，媲美燃油汽车。目前，提高锂离子电池能量密度的途径主要有以下几种：1)减少辅材重量，提高活性物质在电极中的含量；2)选择具有高比容量的正负极材料或是高电压平台正极材料；3)增加极片负载量，制备出厚极片；相对而言，增加极片厚度是最直接的提高电池能量密度的方法，一方面可显著减少正负极集流体及隔膜的使用量，节约物料成本，另一方面可显著减少极片的生产的数量，节约生产成本。不过，厚极片在实际应用中，也存在一定的问题，随着电极片厚度的提升容易带来电解液浸润不佳，极化严重等问题，导致正负极容量无法正常发挥、循环性能及倍率性能不佳。
技术实现思路
针对以上厚极片存在的问题，本专利技术提出了一种锂电池浆料制备方法及其应用，制备出的厚极片组装出的电芯具有优异的电化学性能和较高的能量密度。实现本专利技术的技术方案是：一种锂电池浆料制备方法，将导电剂分别加入到胶液和活性材料中得到导电浆料和预混料，将导电浆料加入到预混料中进行捏合，真空脱泡，得到电池浆料。所述胶液中导电剂的加入量为导电剂总质量的30-50%，活性材料中导电剂的加入量为导电剂总质量的50-70%，导电剂分1-3次加入，每次间隔0.5-2h。正极浆料的制备步骤如下：（1）将粘结剂和分散溶剂充分搅拌，均匀混合后真空脱泡，制得胶液；（2）将部分导电剂分批次加入步骤（1）中胶液搅拌均匀，真空脱泡，制得导电浆料；（3）将部分导电剂分批次加入活性材料中搅拌均匀，得到预混料；（4）将导电浆料加入到预混料中进行捏合，真空脱泡，得到电池浆料。所述正极浆料制备包括正极活性物质、导电剂、粘结剂、分散溶剂，其中正极活性物质导电剂、粘结剂三者质量之比为（90-97）:（1-4）：（2-6），优选为（94-96）:（2-3）：（2-4），所述正极浆料固含量为55%-75%，优选为60%-65%。负极浆料的制备步骤如下：（1）将增稠剂和分散溶剂进行搅拌均匀，真空脱泡，制得胶液；（2）将部分导电剂分批次加入步骤（1）中胶液进行搅拌均匀，真空脱泡，制得导电浆料；（3）将部分导电剂分批次加入活性材料中进行搅拌均匀，得到预混料；（4）将导电浆料加入预混料中进行捏合，加入粘结剂，搅拌公转25-60rpm，自转500-1500rpm，搅拌时间为0.5-1h，抽真空脱泡，得到负极浆料。所述负极浆料制备包括负极活性物质、导电剂、粘结剂、增稠剂、分散溶剂，其中负极活性物质、导电剂、粘结剂、增稠剂质量之比为（90-96）：（1-3）：（1.5-3）：（1.5-3）；优选为（93-95）:（2-3）：（1.5-2）：（1.5-2），所述负极浆料固含量为35%-55%，优选为40%-50%。所述步骤（1）中搅拌采用双行星搅拌釜，搅拌公转40-60rpm，自转2000-4000rpm，搅拌时间为1-3h，搅拌釜内物料温度30-50℃；脱泡真空为0.08-0.1MPa，脱泡时间为0.5-1h。所述步骤（2）中搅拌采用双行星搅拌釜，搅拌公转40-60rpm，自转2000-4000rpm，搅拌釜内导电浆料温度25-35℃；脱泡真空为0.08-0.1MPa，脱泡时间为0.5-1h。所述步骤（3）中搅拌采用双行星搅拌釜，搅拌公转25-60rpm，自转100-1000rpm，搅拌时间为1-2h。所述步骤（4）捏合时搅拌采用双行星搅拌釜进行，搅拌公转40-60rpm，自转2000-4000rpm，搅拌时间为1-3h，搅拌釜内物料温度30-50℃；脱泡真空为0.08-0.1MPa，脱泡时间为0.5-1h。本专利技术还提供了一种电池极片制备方法，包括正极片和负极片，制备步骤如下：(1)制备正极极片，将正极活性材料、粘结剂、导电剂按照权利要求1中方法制得正极浆料；将配制好的正极浆料均匀涂布在铝箔正反面上，干燥、辊压、模切后制成正极片；(2)制备负极极片，将负极活性材料、导电剂、粘结剂、增稠剂按照权利要求1中方法制得制得负极浆料，将配置好的负极浆料均匀涂布在铜箔正反面上，干燥、辊压、模切后制成负极片。所述正极双面密度为40-70mg/cm2，优选为50-60mg/cm2；负极双面密度为10-40mg/cm2，优选为22-27mg/cm2，N/P（负极可逆容量与正极可逆容量之比）在1.04-1.15之间，优选为1.07-1.12。所述正极极片中活性材料为钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)、镍钴锰酸锂(LiNi(1-x-y)CoxMnyO2)、镍钴铝酸锂(LiNi(1-x-y)CoxAlyO2)、富锂锰(xLi[Li1/3Mn2/3]O2·(1–x)LiMO2，M为过渡金属)中的一种或多种，优选镍钴锰酸锂（Ni含量≥0.6）、镍钴铝酸锂的一种或两种；所述粘结剂为聚偏氟乙烯（PVDF）；所述分散溶剂为N-甲基吡咯烷酮（NMP）。所述负极极片中负极活性材料为人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、硅基负极中的一种或多种，优选氧化硅、硅碳一种或两种；所述增稠剂为羧甲基纤维素钠（CMC）；所述粘结剂为丁苯橡胶（SBR）；所述分散溶剂为去离子水。所述正负极导电剂为导电炭黑﹑导电石墨、纳米碳管、石墨烯、碳纤维中的一种或几种混合物。本专利技术还提供了一种高能量密度锂离子电池，将前述的正极片和负极极片，隔膜采用叠片的方式制作成裸电芯，短路测试后，经极耳焊接、顶侧封、烘烤、注液、化成、二封成形、分容后，制作成软包锂离子电池。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术通过分批次向胶液中加入导电剂，制备出的导电浆料具有较好的分散性。分批次加入导电剂可以有效的减少导电剂的团聚，使导电剂均匀的分散在胶液中，形成“长程导电”网络，提高循环及倍率性能。（2）通过分批次向活性物质中加入导电剂，可以有效减少导电剂团聚，提高导电剂在活性物质表面的分散均匀度，通过干混捏合使导电剂在活性物质表面形成均匀的“导电碳膜”，形成“短程导电”网络，提高循环及倍率性能。（3）通过导电剂的分批次加入，在极片中形成长程和短程导电网络，可以有效的解决厚极片中存在电解液浸润困难、分散不均匀及极化严重等问题，保证了厚极片电池具有优异的循环和倍率性能，并且使通过增加电极片厚度提高电池的能量密度得以实现。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例与对比例在1C/1C常温下循环曲线。具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池浆料制备方法，其特征在于：将导电剂分别分批次加入到胶液和活性材料中得到导电浆料和预混料，将导电浆料加入到预混料中进行捏合，真空脱泡，得到电池浆料。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池浆料制备方法，其特征在于：将导电剂分别分批次加入到胶液和活性材料中得到导电浆料和预混料，将导电浆料加入到预混料中进行捏合，真空脱泡，得到电池浆料。2.根据权利要求1所述的锂电池浆料制备方法，其特征在于：所述胶液中导电剂的加入量为导电剂总质量的30-50%，活性材料中导电剂的加入量为导电剂总质量的50-70%，导电剂分1-3次加入，每次间隔0.5-2h。3.根据权利要求1所述的锂电池浆料制备方法，其特征在于正极浆料的制备步骤如下：（1）将粘结剂和分散溶剂充分搅拌，均匀混合后真空脱泡，制得胶液；（2）将部分导电剂分批次加入步骤（1）中胶液搅拌均匀，真空脱泡，制得导电浆料；（3）将部分导电剂分批次加入活性材料中搅拌均匀，得到预混料；（4）将导电浆料加入到预混料中进行捏合，真空脱泡，得到电池浆料。4.根据权利要求1所述的锂电池浆料制备方法，其特征在于负极浆料的制备步骤如下：（1）将增稠剂和分散溶剂进行搅拌均匀，真空脱泡，制得胶液；（2）将部分导电剂分批次加入步骤（1）中胶液进行搅拌均匀，真空脱泡，制得导电浆料；（3）将部分导电剂分批次加入活性材料中进行搅拌均匀，得到预混料；（4）将导电浆料加入预混料中进行捏合，加入粘结剂，抽真空脱泡，得到负极浆料。5.根据权利要求3或4所述的锂电池浆料制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳侠，刘福园，于天恒，李蒙，刘凡，张涛，赵冲冲，高桂红，
申请(专利权)人：郑州中科新兴产业技术研究院，中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：河南,41