稀土新电源负极浆料和浆工艺制造技术

本发明专利技术属于蓄电池生产制造技术领域，具体涉及一种稀土新电源负极浆料和浆工艺。将粘结剂与去离子水在搅拌釜中混合均匀，然后加入导电剂搅拌均匀，再加入分散剂搅拌均匀，得到胶水；将活性物质分三次边搅拌边加入，活性物质加入方式采用负压真空上料，第一次加入活性物质时采用公轴搅拌，第二次加入活性物质时采用公转和自转同时搅拌的双轴搅拌，第三次加入活性物质时继续采用公转和自转同时搅拌的双轴搅拌；所述活性物质为高丰度稀土贮氢合金；采用去离子水冲洗搅拌釜内部顶部后进行刮浆，然后搅拌均匀完成浆料制备。能够实现一釜一次和浆300L～600L浆料，浆料均匀性能稳定，重现性好，达到提高倍率放电性能和降低电池交流内阻的效果。的效果。的效果。

【技术实现步骤摘要】
稀土新电源负极浆料和浆工艺


[0001]本专利技术属于蓄电池生产制造
，具体涉及一种稀土新电源负极浆料和浆工艺。

技术介绍

[0002]稀土新电源具有高安全、长寿命、环境温度范围宽(
‑
55℃～60℃)等明显优势，是一种能循环利用的二次电池。但是，高性能稀土新电源的负极活性物质为高丰度稀土贮氢合金，颗粒不规则，其浆料难以大容量搅拌均匀，且吸附顶部内壁的材料若不及时清理，也会影响后续浆料质量，这些都极大地制约了稀土新电源的大规模生产和生产班次的规划。
[0003]和浆分干法和湿法，干法将各种材料按照比例混合均匀，然后喷涂在涂有胶水的集流体上，存在活性物资分布不均匀，极片质量差，主要应用在成本要求很低的小型圆柱电池领域；湿法是将各种材料按照比例与去离子水混合均匀，涂覆在集流体上，活性物质分布很均匀，极片质量较好，高品质电池的生产常用此法。如中国专利CN 109860512A，将去离子水分阶段加入，将浆料混匀，对于正极浆料来说，由于活性物资氢氧化亚镍为球型颗粒，可以实现，但负极活性物质为不规格的颗粒，因此，该专利不足之处在于不适合应用于负极浆料和浆工艺。中国专利技术专利CN 102522209A和CN 102354615 A分别公开了一种高能镍碳超级电容器负极负极板浆料的制备方法和一种高能镍碳超级电容器正极板浆料的制备方法，先用去离子水混合粘结剂、添加剂，然后加入活性物质，然后再加入乳液，以此浆料制备极片组装的电池工作电压达到1.3V，最大储能密度达到65Wh/kg，但上述专利不足之处分别表现在以此搅拌浆料量小于120Kg、无法根据生产需要合理调控浆料搅拌时间。
[0004]目前采用湿法无法进行大容量和浆水系浆料，尤其是湿法混合大容量高丰度稀土贮氢合金的工艺的报道尚未见报道，也没有相关专利的申请。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术无法实现均匀混合大容量浆料的问题，本专利技术的目的是提供一种稀土新电源负极浆料和浆工艺，通过湿法和浆水系负极浆料，该工艺能够实现一个搅拌釜一次能够和浆400L～600L浆料，且浆料均匀，生产时间可控，可以减少浆料的批次和作业班次，浆料性能稳定，重现性好，满足高品质水系电池用浆料的需求，达到提高倍率放电性能和降低电池交流内阻的效果。
[0006]本专利技术提供一种稀土新电源负极浆料和浆工艺，包括以下步骤：
[0007](1)将粘结剂与去离子水在搅拌釜中混合均匀，然后加入导电剂搅拌均匀，再加入分散剂搅拌均匀，得到胶水；
[0008](2)将活性物质分三次边搅拌边加入到步骤(1)搅拌釜中，活性物质加入方式采用负压真空上料，第一次加入活性物质时采用公轴搅拌，第二次加入活性物质时采用公转和自转同时搅拌的双轴搅拌，第三次加入活性物质时继续采用公转和自转同时搅拌的双轴搅拌；所述活性物质为高丰度稀土贮氢合金；
[0009](3)采用去离子水冲洗搅拌釜内部顶部后进行刮浆，然后搅拌均匀完成浆料制备。
[0010]活性物质为高丰度稀土贮氢合金，是一种不规格颗粒，比重大，若是在静止下加入活性物质，活性物质很容易沉积到胶水底部形成固定块，而搅拌桨很难挂到，会造成浆料搅拌均匀的假象，在后续涂布过程中底部的结块露出，和浆失败；因此，需要在边搅拌的同时边加入活性物质。电池材料比重比较高，且胶水中水比例比较低，若是一次性加入电池材料，会发生沉降，而搅拌很难带动底部材料，造成浆料混不匀，且一次性加入，搅拌阻力非常大，搅拌浆受力大，寿命会极大缩短。本专利技术将活性物质分三次加入搅拌釜，能够使浆料混匀，避免活性物质沉降在搅拌釜底部成块而没有形成浆料。活性物质高丰度稀土贮氢合金在加料过程中，因为其颗粒一般在200目数以内，会产生粉尘，常规现有做法是人工加料，然后底部刮浆；本专利技术活性物质加入方式采用负压真空上料，控制了粉尘，还能解决操作安全问题。在真空负压下加料，搅拌釜内部顶部有凝结的水，产生的粉尘和凝结水粘结，本专利技术再采用去离子水冲洗搅拌釜内部顶部，将粘结的粉尘和凝结水冲下来，使浆料更均匀。
[0011]优选地，所述导电剂为镍/碳复合材料，所述分散剂为质量分数为60％的PTFE乳液，所述粘结剂为HPMC或CMC。
[0012]优选地，步骤(1)中加入导电剂采用常压下以35～45米/s的线速度进行高速搅拌分散均匀，粘结剂是高分子聚合物，本专利技术将粘结剂与去离子水在搅拌釜中混合均匀，然后加入导电剂采用35～45米/s的线速度进行高速搅拌分散均匀，能加快粘结剂、导电剂扩散并在水中溶解，提高浆料的均匀性；本专利技术研究发现PTFE乳液溶解在水中后，若继续采用高速搅拌会将粘结剂分子链打断，影响浆料的性能和品质，本专利技术再加入分散剂后采用常压下以10～30米/s的线速度进行中低速搅拌均匀，得到胶水，优选15～20米/s的线速度，效果最佳。PTFE乳液为高分子PTFE颗粒在水系液体里悬浮的一种溶液，颗粒为球型，本身不具有粘结性，在高速搅拌中，若溶液浓度很稀，分子链条容易断裂；本专利技术选择采用上述中低速搅拌，反而具有疏水性，有助于镍/碳复合材料分散均匀并保持稳定。
[0013]优选地，所述浆料中各组分的质量百分比为：高丰度稀土贮氢合金60％～65％、镍/碳复合材料3％～5％、60％的PTFE乳液1％～1.5％、HPMC或CMC 2.5％～4％，余量为去离子水。
[0014]高丰度稀土贮氢合金优选采用AB5贮氢合金，市售产品；镍/碳复合材料优选采用含碳质量比为3～8％的镍粉材料，市售产品。
[0015]镍/碳复合材料实质为碳包覆镍的复合材料，具有耐氧化作用，其它材料在空气中，化学性能也非常稳定，胶水由耐氧化物质组成，可以保存。本专利技术将制备得到的胶水在静态下负压进行真空保存，进一步隔绝空气，保存时间能够长达20天。这里所述的静态下负压真空是指抽真空达到比外面的标准气压低10％～20％，关闭阀门。这样也防止胶水中水分挥发掉。根据实际生产情况，胶水可以在静态下真空保存1～20d。
[0016]步骤(2)中所述负压真空上料采用脉冲间歇式负压真空上料，所述脉冲间歇式负压真空上料为：保持搅拌釜内比搅拌釜外的标准气压低10％～20％的负压状态，每次上料5～10Kg，每两次上料之间间歇5～20s。真空上料是间歇式把活性物质吸到搅拌釜顶部，然后自由落体流入搅拌釜内，由于搅拌釜内保持负压，活性物质下落速度更快，采用此种脉冲间歇式负压真空上料方式，使浆料混合更均匀。
[0017]优选地，步骤(2)中第一次加入的活性物质为活性物质总质量的58～62％，第二次
加入的活性物质为活性物质总质量的28～32％，第三次加入的活性物质为剩余活性物质，此比例搅拌更均匀。
[0018]电池材料比重比较高，且胶水中水比例比较低，若是一次性加入电池材料，会发生沉降，而搅拌很难带动底部材料，造成浆料混不匀，且一次性加入，搅拌阻力非常大，搅拌浆受力大，寿命会极大缩短。更优选地，本专利技术步骤(2)中第一次加入的活性物质为活性物质总质量的60％，第二次加入的活性物质为活性物质总质量的30％，第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土新电源负极浆料和浆工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)将粘结剂与去离子水在搅拌釜中混合均匀，然后加入导电剂搅拌均匀，再加入分散剂搅拌均匀，得到胶水；(2)将活性物质分三次边搅拌边加入到步骤(1)搅拌釜中，活性物质加入方式采用负压真空上料，第一次加入活性物质时采用公轴搅拌，第二次加入活性物质时采用公转和自转同时搅拌的双轴搅拌，第三次加入活性物质时继续采用公转和自转同时搅拌的双轴搅拌；所述活性物质为高丰度稀土贮氢合金；(3)采用去离子水冲洗搅拌釜内部顶部后进行刮浆，然后搅拌均匀完成浆料制备。2.根据权利要求1所述的稀土新电源负极浆料和浆工艺，其特征在于，所述导电剂为镍/碳复合材料，所述分散剂为质量分数为60％的PTFE乳液，所述粘结剂为HPMC或CMC。3.根据权利要求2所述的稀土新电源负极浆料和浆工艺，其特征在于，步骤(1)中加入导电剂采用常压下以35～45米/s的线速度进行高速搅拌分散均匀，再加入分散剂采用常压下以10～30米/s的线速度进行中低速搅拌均匀，得到胶水。4.根据权利要求3所述的稀土新电源负极浆料和浆工艺，其特征在于，所述浆料中各组分的质量百分比为：高丰度稀土贮氢合金60％～65％、镍/碳复合材料3％～5％、60％的PTFE乳液1％～1.5％、HPMC或CMC 2.5％～4％，余量为去离子水。5.根据权利要求1所述的稀土新电源负极浆料和浆工艺，其特征在于，步骤(2)中所述负压真空上料采用脉冲间歇式负压真空上料，所述脉冲间歇式负压真空上料为：保持搅拌釜内比搅拌釜外的标准气压低10％～20％的负压状态，每次上料5～10Kg，每两次上料之间间歇5～20s。6.根据权利要求5所述的稀土新电源负极浆料和浆工艺，其特征在于，步骤(2)中第一次加入的活性物质为...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋志军，赵恒，刘维刚，李帅，陈淑芳，陈平，封世群，李雯，赵宝忠，朱慧明，
申请(专利权)人：包头昊明稀土新电源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：