一种锂离子电池正极浆料的配料方法技术

一种锂离子电池正极浆料的配料方法，正极浆料中的正极活性物质为三元材料、锰酸锂或钴酸锂中的一种或多种时，包括如下步骤：导电剂包覆；粘结剂打胶；向胶液中加入剩余部分的导电剂A和全部的导电剂B，搅拌润湿，得到浆料Ⅰ；将制备的浆料Ⅰ打入连续式的研磨分散机中循环研磨，得到浆料Ⅱ；将浆料Ⅱ转移到双行星式搅拌机中，搅拌，将制备的预混复合料缓慢加入浆料Ⅱ中；加完预混复合料后，高速搅拌，抽真空慢速搅拌脱泡后，得到正极浆料。本发明专利技术增设研磨分散工序，使得导电材料得到更好更快的分散均匀，提高了工作效率，预混复合料加入溶剂后，通过由低粘度到高粘度的真空快速分散过程，减少了气泡的产生，减少了调节粘度过程，提高了合浆效率。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池正极浆料的配料方法
本专利技术涉及一种锂离子电池正极浆料的配料方法，属于锂离子电池

技术介绍
随着传统能源的日益枯竭，以及对环境保护问题的重视，人们对清洁新能源的日益重视。能源危机和环境保护的双重压力使的节能和新能源汽车的开发已经成为全世界国家汽车领域的重要任务。锂离子电池作为一种二次电池具有高能量密度、循环寿命长、价格相对低廉的优点在移动电话、笔记本电脑、便携式电动工具、电子仪表、储能和电动汽车等方面得到广泛的应用。锂离子电池的制备主要有合浆、涂布、制片、装配、化成、分容等主要工序，在合浆工序中需要将正负极活性物质、导电剂、粘结剂及其他添加剂等进行混合后制成分散均匀的浆料，再将此浆料均匀涂覆与铜、铝等基材上，然后将涂覆后的正负极片和隔膜进行卷绕或叠片后得到电芯。在合浆工序中，因为涉及到多种材料的混合分散，其分散程度密切关系到锂离子电池的电化学性能，同时合浆过程中的工艺与电芯的工序控制难度、良品率、能耗等相关。因此合浆工艺经常成为各大工厂的关键工序。在制备锂离子电池时，根据工序要求，需要将大量的不同粉末材料分散于溶剂中，目前常规的做法通常是将各种粉末材料依次加入溶剂中或将几种粉末材料进行干法预混后加入溶剂，然后用行星式搅拌机进行搅拌分散。配料过程主要有：混合(粉料预混)、捏合、搅拌和稳定等工序。作为锂离子电池生产过程中极为重要的一道工序，目前也存在着一些问题，如：由于活性物与导电剂等辅材重量相差较大，简单预混阶段混合均匀较为困难，导电剂颗粒较小普遍存在团聚现象不易分散，常规工序合浆过程时间过长，而且捏合过程能耗较大设备负荷较大等问题，对于提高锂离子正负极浆料分散性尤其是分散性能要求更高的功率型电池是一个急需改进的方面。
技术实现思路
本专利技术为克服现有技术弊端，提供一种锂离子电池正极浆料的配料方法，增设研磨分散工序，使得导电材料得到更好更快的分散均匀，提高了工作效率，预混复合料加入溶剂后，直接由低粘度到高粘度的真空快速分散过程，促进了气体的快速排出，且分散过程中降低了气泡的产生。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种锂离子电池正极浆料的配料方法，正极浆料中的正极活性物质为三元材料、锰酸锂或钴酸锂中的一种或多种时，所述配料方法中包括导电剂包覆过程，包括如下步骤：a、导电剂包覆：将正极活性物质、配方量30-80%的导电剂A加入机械融合机中，1000-2000转/min转速下，预混复合10-30min，得到预混复合料；b、粘结剂打胶：将配方量的粘结剂加入部分量的N-甲基吡咯烷酮溶剂中，控制所述粘结剂占粘结剂和N-甲基吡咯烷酮总量的5-10%，用行星式搅拌机进行溶解分散2-4h，得到粘结剂胶液，所述行星式搅拌机的公转速度20-35转/min和分散盘自转速度为1000-1500转/min；c、然后向胶液中加入配方中剩余部分的导电剂A和全部的导电剂B，搅拌公转速度20-35转/min，分散盘转速1000-1500转/min，继续搅拌润湿10-30min，得到的浆料Ⅰ；d、将步骤c制备的浆料Ⅰ通过管道打入连续式的研磨分散机中循环研磨5次以上，得到浆料Ⅱ；e、将浆料Ⅱ转移到双行星式搅拌机中，并在双行星式搅拌机中加入剩余量的NMP，并开启搅拌机公转10-30转/min，分散盘自转转速为500-800转/min，将步骤a中制备的预混复合料通过双行星式搅拌机上部加料口缓慢加入浆料Ⅱ中；f、加完预混复合料后，将公转转速调至40-50转/min，分散盘自转转速为1000-1500转/min，高速搅拌30-60min，然后抽真空搅拌60-90min，以公转10转/min的转速，抽真空慢速搅拌脱泡30min后，得到最终正极浆料，打入中转罐涂布待用。上述锂离子电池正极浆料的配料方法，所述三元材料为镍钴锰酸锂（NCM）类材料。上述锂离子电池正极浆料的配料方法，所述三元材料包括111型的镍钴锰酸锂、424型的镍钴锰酸锂、523型的镍钴锰酸锂、622型的镍钴锰酸锂或811型的镍钴锰酸锂中的一种或多种。一种锂离子电池正极浆料的配料方法，正极浆料中的正极活性物质为磷酸铁锂或磷酸钒锂时，正极活性物质、导电剂A、导电剂B和粘结剂同时混匀，省去粘结剂打胶过程，包括如下步骤：a、将正极活性物质、导电剂A及粘结剂加入强力混合机中，预混罐转速为20-40转/min，搅拌桨转速2000-5000转/min，预混1-30min，得到预混料；b、将导电剂B和NMP加入双行星式搅拌机中，控制双行星式搅拌机公转转速为10-30转/min，分散盘自转转速为500-800转/min，将步骤a制备的预混料通过双行星式搅拌机上部的加料口缓慢加入所述双星形式搅拌机中；c、预混料加料完成后，将双行星式搅拌机公转转速调至40-50转/min，分散转速1000-1500转/min，高速搅拌30-60min，然后抽真空搅拌60-90min；d、将步骤c制备的浆料通过管道打入连续式的研磨分散机中循环研磨3-5次，得到最终正极浆料，然后将浆料打入中转罐涂布待用。上述锂离子电池正极浆料的配料方法，正极浆料包括如下质量百分数的组分：正极活性物质85-95%、导电剂A1-5%、导电剂B1-5%、粘结剂1-5%，其质量百分数总和为100%；合浆的溶剂为N-甲基吡咯烷酮（NMP），所述正极浆料的固含量为50%-80%。上述锂离子电池正极浆料的配料方法，所述导电剂A为super-P、科琴黑（ECP）或乙炔黑；所述导电剂B为科琴黑、石墨烯、碳纳米纤维或碳纳米管（CNT）的NMP导电浆料，所述NMP导电浆料的固含量为1-10%。上述锂离子电池正极浆料的配料方法，所述导电剂A为super-P、科琴黑（ECP）或乙炔黑；所述导电剂B为科琴黑、石墨烯、碳纳米纤维或碳纳米管（CNT）的NMP导电浆料，其固含量为1-10%。上述锂离子电池正极浆料的配料方法，所述粘结剂为聚偏氟乙烯（PVDF）。上述锂离子电池正极浆料的配料方法，所述研磨分散机中的磨介为氧化锆球、硅酸锆球或玛瑙球。本专利技术的有益效果是：本专利技术配料过程中增设高速研磨分散工序，浆料通过研磨机头时，在高速离心作用下，高速运动的颗粒之间、颗粒与磨介之间的相互碰撞产生的剪切力，对导电剂起到强劲的混合和分散作用，相比常规行星式搅拌机的盘式分散方式，大大提高了导电剂的分散效率，改善了正极片中导电剂的分散效果，可以提高倍率型锂离子电池的性能，例如提升HEV混动电池30C以上充放电倍率要求。本专利技术预混料/预混复合料加入溶剂后，采用真空搅拌，使得颗粒微孔间的气体迅速排出，加快材料的润湿和分散，同时真空搅拌极大的降低了高速分散过程中气泡的产生，对于后续的真空脱泡有很大的帮助。本专利技术配料过程是从低粘度到高粘度的过程，省去常规合浆过程中繁琐的调节粘度工艺，降低了配料工序难度，缩短了配料时间，例如，磷酸铁锂配方电池，其合浆时间由原来的8h缩短至5h，提高了生产效率，且使得浆料快速达到粘度稳定状态。...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池正极浆料的配料方法，其特征在于：正极浆料中的正极活性物质为三元材料、锰酸锂或钴酸锂中的一种或多种时，所述配料方法中包括导电剂包覆过程，包括如下步骤：/na、导电剂包覆：将正极活性物质、配方量30-80%的导电剂A加入机械融合机中，1000-2000转/min转速下，预混复合10-30min，得到预混复合料；/nb、粘结剂打胶：将配方量的粘结剂加入部分量的N-甲基吡咯烷酮溶剂中，控制所述粘结剂占粘结剂和N-甲基吡咯烷酮总量的5-10%，用行星式搅拌机进行溶解分散2-4h，得到粘结剂胶液，所述行星式搅拌机的公转速度20-35转/min和分散盘自转速度为1000-1500转/min；/nc、然后向胶液中加入配方中剩余部分的导电剂A和全部的导电剂B，搅拌公转速度20-35转/min，分散盘转速1000-1500转/min，继续搅拌润湿10-30min，得到的浆料Ⅰ；/nd、将步骤c制备的浆料Ⅰ通过管道打入连续式的研磨分散机中循环研磨5次以上，得到浆料Ⅱ；/ne、将浆料Ⅱ转移到双行星式搅拌机中，并在双行星式搅拌机中加入剩余量的NMP，并开启搅拌机公转10-30转/min，分散盘自转转速为500-800转/min，将步骤a中制备的预混复合料通过双行星式搅拌机上部加料口缓慢加入浆料Ⅱ中；/nf、加完预混复合料后，将公转转速调至40-50转/min，分散盘自转转速为1000-1500转/min，高速搅拌30-60min，然后抽真空搅拌60-90min，以公转10转/min的转速，抽真空慢速搅拌脱泡30min后，得到最终正极浆料，打入中转罐涂布待用。/n...

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极浆料的配料方法，其特征在于：正极浆料中的正极活性物质为三元材料、锰酸锂或钴酸锂中的一种或多种时，所述配料方法中包括导电剂包覆过程，包括如下步骤：
a、导电剂包覆：将正极活性物质、配方量30-80%的导电剂A加入机械融合机中，1000-2000转/min转速下，预混复合10-30min，得到预混复合料；
b、粘结剂打胶：将配方量的粘结剂加入部分量的N-甲基吡咯烷酮溶剂中，控制所述粘结剂占粘结剂和N-甲基吡咯烷酮总量的5-10%，用行星式搅拌机进行溶解分散2-4h，得到粘结剂胶液，所述行星式搅拌机的公转速度20-35转/min和分散盘自转速度为1000-1500转/min；
c、然后向胶液中加入配方中剩余部分的导电剂A和全部的导电剂B，搅拌公转速度20-35转/min，分散盘转速1000-1500转/min，继续搅拌润湿10-30min，得到的浆料Ⅰ；
d、将步骤c制备的浆料Ⅰ通过管道打入连续式的研磨分散机中循环研磨5次以上，得到浆料Ⅱ；
e、将浆料Ⅱ转移到双行星式搅拌机中，并在双行星式搅拌机中加入剩余量的NMP，并开启搅拌机公转10-30转/min，分散盘自转转速为500-800转/min，将步骤a中制备的预混复合料通过双行星式搅拌机上部加料口缓慢加入浆料Ⅱ中；
f、加完预混复合料后，将公转转速调至40-50转/min，分散盘自转转速为1000-1500转/min，高速搅拌30-60min，然后抽真空搅拌60-90min，以公转10转/min的转速，抽真空慢速搅拌脱泡30min后，得到最终正极浆料，打入中转罐涂布待用。


2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极浆料的配料方法，其特征在于：所述三元材料为镍钴锰酸锂（NCM）类材料。


3.根据权利要求2所述的锂离子电池正极浆料的配料方法，其特征在于：所述三元材料包括111型的镍钴锰酸锂、424型的镍钴锰酸锂、523型的镍钴锰酸锂、622型的镍钴锰酸锂或811型的镍钴锰酸锂中的一种或...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞晓峰，刘慧洁，赵晓伟，顾志华，杨淑娟，高良秋，周宏，
申请(专利权)人：风帆有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北;13