一种负极浆料及其制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种负极浆料及其制备方法和锂离子电池，所述制备方法包括：将负极活性材料、固态导电剂和任选的添加剂进行干法混合，得到混合干料；将粘结剂溶液分为至少两份，将至少两份所述粘结剂溶液分步与所述混合干料混合，得到活性物质浆料；将导电剂浆料和所述活性物质浆料混合，得到负极浆料。本发明专利技术将湿法和干法匀浆工艺结合，形成半干法工艺进行匀浆处理，控制原料的加入方式和顺序，将粘结剂溶液分多次加入，缩短了匀浆时间，提高了浆料制程效率，降低了设备要求，提高了浆料的固含量，有效保证了负极浆料的稳定性、分散性和均匀性。均匀性。均匀性。

【技术实现步骤摘要】
一种负极浆料及其制备方法和锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种负极浆料及其制备方法和锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池的性能和寿命与材料、制造工艺和制造过程控制息息相关，而负极匀浆是锂离子电池生产制作过程中非常关键的一步，其好坏直接影响电极和电芯的制作以及电芯性能。制造合适和稳定的浆料是保证电芯性能、均一性和稳定性的关键，而制备浆料最关键的一步是匀浆方法和工艺。
[0003]目前的生产中匀浆工艺一般采用湿法工艺。在湿法匀浆工艺中，通常是将制备好的胶液加入匀浆罐中，并依次加入导电剂和溶剂进行分散，再加入负极材料进行搅拌和分散，搅拌均匀、分散至一定粘度、细度后，将粘结剂加入至浆料中，制备完成负极浆料。但在湿法匀浆过程中，浆料始终处于润湿状态，会导致浆料固含量较低、捏合时间长且容易造成负极活性材料分散效果不佳，使得整个工艺过程时间较长，生产效率较低，能耗高；并且，负极石墨多疏水，在常用的湿法混浆中一般使用水作为分散溶剂，这也增加了分散和匀浆稳定的困难度。
[0004]为了提高匀浆分散效果和生产效率，近年开发了干法匀浆工艺。干法匀浆中，一般先将负极材料和导电剂材料进行混合搅拌，再加入前期制备好的一定比例的胶液和溶剂，进行捏合，经过多次搅拌、分散均匀至一定粘度和细度后，再将粘接剂如SBR加入至浆料中，最后制得负极浆料。然而，在干法匀浆过程中也存在一些问题：干法的混合分散过程需要有较大的剪切力，对设备的要求较高，普通匀浆设备无法进行，以致设备投入成本较高；并且，在干法匀浆中固体粉末之间强烈的碰撞和摩擦容易造成表面颗粒的损伤和包覆层的破坏，导致电池倍率、快充、循环等性能的降低；另外，干混也会出现团聚的现象，比如加入干粉的粘合剂容易成团造成团聚，且分散困难。
[0005]基于上述问题，开发一种低成本、高效和稳定可靠的负极浆料匀浆工艺，具有很大的价值和意义。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种负极浆料及其制备方法和锂离子电池。本专利技术将湿法和干法匀浆工艺结合，形成半干法工艺进行匀浆处理，控制原料的加入方式和顺序，将粘结剂溶液分多次加入，缩短了匀浆时间，提高了浆料制程效率，降低了设备要求，提高了浆料的固含量，有效保证了负极浆料的稳定性、分散性和均匀性。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种负极浆料的制备方法，所述制备方法包括：
[0009]将负极活性材料、固态导电剂和任选的添加剂进行干法混合，得到混合干料；
[0010]将粘结剂溶液分为至少两份，将至少两份所述粘结剂溶液分步与所述混合干料混
合，得到活性物质浆料；
[0011]将导电剂浆料和所述活性物质浆料混合，得到负极浆料。
[0012]优选地，所述干法混合的方式为干法搅拌。
[0013]优选地，所述干法搅拌的公转转速为15～35r/min，优选为29～31r/min。
[0014]优选地，所述干法搅拌的时间为10～60min，优选为30～60min。
[0015]优选地，所述负极活性材料包括石墨、硅氧材料、硅碳材料、软碳和硬碳中的任意一种或至少两种的组合。
[0016]优选地，所述固态导电剂包括固态炭黑、乙炔黑和石墨烯中的任意一种或至少两种的组合。
[0017]优选地，所述添加剂包括分散剂。
[0018]优选地，所述活性物质浆料的制备方法按照如下方式进行：
[0019]将粘结剂溶液分为2～3份，将2～3份所述粘结剂溶液分步与所述混合干料混合，得到固含量不低于70％的活性物质浆料。
[0020]优选地，所述粘结剂溶液的份数为2份，所述活性物质浆料的制备方法按照如下方式进行：
[0021]将粘结剂溶液分为2份，将第一份所述粘结剂溶液加入所述混合干料中，得到固含量不低于80％的第一混合浆料，将第二份所述粘结剂溶液加入所述第一混合浆料中，得到固含量不低于70％的活性物质浆料。
[0022]优选地，所述粘结剂溶液的份数为3份，所述活性物质浆料的制备方法按照如下方式进行：
[0023]将粘结剂溶液分为3份，将第一份所述粘结剂溶液加入所述混合干料中，得到固含量不低于90％的第一混合浆料，将第二份所述粘结剂溶液加入所述第一混合浆料中，得到固含量不低于80％的第二混合浆料，将第三份所述粘结剂溶液加入所述第一混合浆料中，得到固含量不低于70％的活性物质浆料。
[0024]优选地，所述粘结剂溶液的份数为4份，所述活性物质浆料和所述负极浆料的制备方法按照如下方式进行：
[0025]将粘结剂溶液分为4份，将第一份所述粘结剂溶液加入所述混合干料中，得到固含量不低于90％的第一混合浆料，将第二份所述粘结剂溶液加入所述第一混合浆料中，得到固含量不低于80％的第二混合浆料，将第三份所述粘结剂溶液加入所述第一混合浆料中，得到固含量不低于70％的活性物质浆料，将第四份所述粘结剂溶液、导电剂浆料和所述活性物质浆料混合，得到负极浆料。
[0026]优选地，至少两份所述粘结剂溶液分步与所述混合干料混合的过程伴有搅拌。
[0027]优选地，单次所述搅拌的速度独立地为5～35r/min，优选为15～30r/min。
[0028]优选地，单次所述搅拌的时间独立地为10～45min，优选为15～20min。
[0029]优选地，所述粘结剂溶液包括丙烯酸和/或丙烯腈类粘结剂溶液。
[0030]优选地，所述丙烯酸类粘结剂包括聚丙烯酸和/或聚丙烯酸甲酯。
[0031]优选地，所述粘结剂溶液的固含量为10～40％。
[0032]优选地，所述负极浆料的固含量≥55％。
[0033]优选地，所述导电剂浆料和所述活性物质浆料混合的方式为搅拌分散。
[0034]优选地，所述搅拌分散的转速度为500～1500r/min，优选为600～1200r/min。
[0035]优选地，所述搅拌分散的线速度为15～40m/min。
[0036]优选地，所述搅拌分散的时间为30～120min，优选为60～90min。
[0037]优选地，所述导电剂浆料的固含量为1～10％。
[0038]优选地，所述导电剂浆料包括碳纳米管溶液和/或石墨烯溶液。
[0039]优选地，以所述负极浆料中的固体原料的总质量为基准，所述负极活性材料的含量为70～95wt％。
[0040]优选地，以所述负极浆料中的固体原料的总质量为基准，所述固态导电剂和所述导电剂浆料中的导电剂的含量和为0.1～5wt％。
[0041]优选地，以所述负极浆料中的固体原料的总质量为基准，所述粘结剂溶液中的粘结剂的含量为1～5％。
[0042]优选地，所述制备方法包括：
[0043]将负极活性材料和固态导电剂进行干法混合，所述干法混合的方式为干法搅拌，所述干法搅拌的公转转速为1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极浆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将负极活性材料、固态导电剂和任选的添加剂进行干法混合，得到混合干料；将粘结剂溶液分为至少两份，将至少两份所述粘结剂溶液分步与所述混合干料混合，得到活性物质浆料；将导电剂浆料和所述活性物质浆料混合，得到负极浆料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述干法混合的方式为干法搅拌；优选地，所述干法搅拌的公转转速为15～35r/min，优选为29～31r/min；优选地，所述干法搅拌的时间为10～60min，优选为30～60min。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述负极活性材料包括石墨、硅氧材料、硅碳材料、软碳和硬碳中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述固态导电剂包括固态炭黑、乙炔黑和石墨烯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述添加剂包括分散剂。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述活性物质浆料的制备方法按照如下方式进行：将粘结剂溶液分为2～3份，将2～3份所述粘结剂溶液分步与所述混合干料混合，得到固含量不低于70％的活性物质浆料；优选地，所述粘结剂溶液的份数为2份，所述活性物质浆料的制备方法按照如下方式进行：将粘结剂溶液分为2份，将第一份所述粘结剂溶液加入所述混合干料中，得到固含量不低于80％的第一混合浆料，将第二份所述粘结剂溶液加入所述第一混合浆料中，得到固含量不低于70％的活性物质浆料；优选地，所述粘结剂溶液的份数为3份，所述活性物质浆料的制备方法按照如下方式进行：将粘结剂溶液分为3份，将第一份所述粘结剂溶液加入所述混合干料中，得到固含量不低于90％的第一混合浆料，将第二份所述粘结剂溶液加入所述第一混合浆料中，得到固含量不低于80％的第二混合浆料，将第三份所述粘结剂溶液加入所述第一混合浆料中，得到固含量不低于70％的活性物质浆料；优选地，所述粘结剂溶液的份数为4份，所述活性物质浆料和所述负极浆料的制备方法按照如下方式进行：将粘结剂溶液分为4份，将第一份所述粘结剂溶液加入所述混合干料中，得到固含量不低于90％的第一混合浆料，将第二份所述粘结剂溶液加入所述第一混合浆料中，得到固含量不低于80％的第二混合浆料，将第三份所述粘结剂溶液加入所述第一混合浆料中，得到固含量不低于70％的活性物质浆料，将第四份所述粘结剂溶液、导电剂浆料和所述活性物质浆料混合，得到负极浆料。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的制备方法，其特征在于，至少两份所述粘结剂溶液分步与所述混合干料混合的过程伴有搅拌；优选地，单次所述搅拌的速度独立地为5～35r/min，优选为15～30r/min；优选地，单次所述搅拌的时间独立地为10～45min，优选为15～20min；
优选地，所述粘结剂溶液包括丙烯酸和/或丙烯腈类粘结剂溶液；优选地，所述丙烯酸类粘结剂包括聚丙烯酸和/或聚丙烯酸甲酯；优选地，所述粘结剂溶液的固含量为10～40％。6.根据权利要求1
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5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述负极浆料的固含量≥55％；优选地，所述导电剂浆料和所述活性物质浆料混合的方式为搅拌分散；优选地，所述搅拌分散的转速度为500～1500r/min，优选为600～1200r/min；优选地，所述搅拌分散的线速度为15～40m/min...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢诚，李文文，张越超，马遂杰，杨蔚，
申请(专利权)人：天津市捷威动力工业有限公司，
类型：发明
国别省市：