一种正极浆料及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种正极浆料及其制备方法和应用。一种正极浆料的制备方法包括如下步骤：先将粘结剂与第一溶剂配置成胶液，再将胶液、一部分导电剂、第二溶剂混合制成导电胶液；将全部的正极活性物质与剩余部分的导电剂混合，制备得到干料；最后将导电胶液与第三溶剂分批多次加入到干料中并搅拌，实现匀浆过程。本申请具有提高正极浆料分散均匀性并且降低设备损耗的优点。设备损耗的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种正极浆料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电池
，尤其是涉及一种正极浆料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池以其高工作电压、高能量密度、长循环寿命、安全环保等优点，一直以来在消费类电子产品和动力类产品中受到很大的重视。锂离子电池主要由正极片、负极片、隔离膜和电解液等构成，其中，正极片的制备需要经过正极浆料的制备、涂布、辊压等过程。
[0003]目前，正极匀浆工艺主要分为湿法和干法两种；湿法工艺制备得到的正极浆料中导电剂的分散性能差、相同的固含量下的粘度较干法偏高，制造出的电池极片内阻也较大；干法工艺难以把控物料的最佳状态，需要随时进行工艺调整，最终导致浆料分散性和粘度不稳定，不利于批量生产。另外，值得注意的是，湿法工艺和干法工艺均需要在较高固含量下进行搅拌、分散，功率较小的设备往往会出现电流值超载的情况，损坏设备，这两种工艺对搅拌设备的性能要求很高。
[0004]因此，亟需研究一种正极浆料制备工艺，在提升制得正极浆料分散均匀性的同时降低搅拌设备的损耗。

技术实现思路

[0005]为了提高正极浆料的分散均匀性并且降低设备损耗，本申请提供一种正极浆料及其制备方法和应用。
[0006]第一方面，本申请提供一种正极浆料的制备方法，采用如下的技术方案：
[0007]一种正极浆料的制备方法，包括如下步骤：
[0008](1)将粘结剂与第一溶剂混合，制得胶液；
[0009](2)将所述胶液、一部分导电剂和第二溶剂混合，得到导电胶液；
[0010](3)将正极活性物质、剩余部分导电剂进行干混，得到干料；
[0011](4)将步骤(2)所述导电胶液的30wt％～40wt％与步骤(3)所述干料混合，搅拌得到第一预混料；
[0012](5)将步骤(2)所述导电胶液的30wt％～40wt％、第三溶剂的70wt％～90wt％、步骤(4)所述第一预混料混合，搅拌得到第二预混料；
[0013](6)将步骤(2)所述导电胶液的10wt％～20wt％、所述第三溶剂的10wt％～30wt％、步骤(5)所述第二预混料混合，搅拌得到第三预混料；
[0014](7)将步骤(2)所述导电胶液的5wt％～10wt％、步骤(6)所述第三预混料混合，搅拌得到正极浆料。
[0015]在制备锂离子电池正极时，正极浆料包括的正极活物质、粘结剂、导电剂等主材料粒径大小不一、密度不同，在搅拌过程中会出现混合、挤压、摩擦、团聚等多种不同的接触方式，最终可能会导致大颗粒的产生；若正极活性物质与导电剂颗粒发生团聚，与粘结剂形成较大的球状物，则会导致后续无法实现稳定连接，没有良好的离子通道与导电网络，会严重
降低电极的电化学性能，并且会导致电芯在循环过程中出现析锂现象，影响电池的安全性能。因此，正极浆料的均匀程度和稳定性对于锂离子电池性能的发挥有着不可忽视的影响。
[0016]通过将一部分导电剂与正极活性物质混合得到干料，另一部分导电剂与粘结剂和溶液混合制备得到导电胶液，使粒径更细的导电剂能够粘附在粒径较大的正极活性物质颗粒表面，在一定程度上抑制正极活性物质在制浆过程中的吸水作用，降低正极活性物质在制浆过程中团聚的概率；与此同时，将导电胶液与干料混合后，导电胶液中的导电剂与正极活性物质表面的导电剂具有优异的适配性，使表面包裹有导电剂的正极活性物质能够更好地分散在导电胶液中，进而提高正极浆料中正极活性物质与导电剂的分散性，提高正极浆料的分散均匀性。
[0017]另外，通过控制导电剂与正极活性物质先干混，再分步定量向干料中加入导电胶液、溶剂并控制每批次的搅拌速度，使物料呈现不同的状态，一方面可实现正极浆料生产状态定量可控，提升成品正极浆料状态及其涂布在正极极片上的一致性与稳定性，另一方面，加强了粉体颗粒之间的碰撞，捏合，使正极活性物质与导电剂同时吸收导电胶液，使体系中的粉体颗粒得到充分润湿，从而在较大的正极活性物质颗粒表面沉积形成一层分散均匀的导电剂沉积层，形成良好的导电网络通路，进而有效降低电芯脉冲内阻，减少电芯在充放电过程中产生的极化，提升电芯的脉冲性能。
[0018]最后，通过控制步骤(5)中加入的溶剂，可以减少搅拌过程对设备造成的损耗，延长设备的使用寿命。
[0019]可选的，所述导电剂为炭黑导电剂，所述炭黑导电剂包括SP、乙炔黑、科琴黑中的至少一种。
[0020]通过采用上述技术方案，炭黑导电剂具优异的导电性，能够在用量较少的情况下填充更多的正极活性物质，从而提高正极浆料的稳定性；并且，炭黑导电剂具有较小的粒径，能够与正极活性物质配合得到团聚程度低的干料，并且干料与导电胶液混合后能够在正极活性物质表面形成一层均匀的导电剂包覆层，形成三维网状的导电通路，进而进一步提高正极浆料的分散均匀性和导电性能，进而降低电芯脉冲内阻。
[0021]可选的，步骤(2)得到的所述导电胶液中使用的所述导电剂重量占步骤(2)和步骤(3)使用的所述导电剂总重量的30％～50％，例如可以是30％、33％、35％、40％、45％、48％、50％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0022]通过调控干料中导电剂用量和导电胶液中的导电剂用量，使干料中的导电剂能够在正极活性物质表面形成一层包覆层的同时降低导电剂结团或/和正极活性物质结团的概率，从而与导电胶液中的导电剂配合，获得分散性能优异的正极浆料。
[0023]可选的，步骤(2)得到的所述导电胶液中所述粘结剂与所述导电剂的重量比为1：(0.55～0.8)，例如可以是1:0.55、1:0.6、1:0.63、1:0.65、1:0.7、1:0.75、1:0.8，但不限于所列举的比值，比值范围内其他未列举的比值同样适用。
[0024]通过控制导电胶液中粘结剂与导电剂的重量比，控制导电胶液的固含量在一定范围内，在导电胶液分批加入干料后，利于得到黏度适优异的第一预混料、第二预混料、第三预混料，进而得到分散均匀地正极浆料，并且使正极浆料的粘度保持在一定范围内，使其易于被均匀涂覆在正极片上，形成厚度均一、成分稳定的涂层。
[0025]可选的，步骤(1)得到的所述胶液的固含量为5％～8％，例如可以是5％、5.5％、
6％、6.5％、7％、7.5％、8％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用；步骤(2)得到的所述导电胶液的固含量为7％～10.5％，例如可以是7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％、10％、10.5％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0026]可选的，步骤(4)～(7)中所述导电胶液的总质量与步骤(5)～(6)中所述第三溶剂的总质量的比值为(2.70
‑
2.72):1，例如可以是2.70:1、2.71:1、2.72:1，但不限于所列举的比值，比值范围内其他未列举的比值同样适用。
[0027]通过控制导电胶液的固含量，使导电胶液在分批次加入到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极浆料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)将粘结剂与第一溶剂混合，制得胶液；(2)将所述胶液、一部分导电剂和第二溶剂混合，得到导电胶液；(3)将正极活性物质、剩余部分导电剂进行干混，得到干料；(4)将步骤(2)所述导电胶液的30wt％～40wt％与步骤(3)所述干料混合，搅拌得到第一预混料；(5)将步骤(2)所述导电胶液的30wt％～40wt％、第三溶剂的70wt％～90wt％、步骤(4)所述第一预混料混合，搅拌得到第二预混料；(6)将步骤(2)所述导电胶液的10wt％～20wt％、所述第三溶剂的10wt％～30wt％、步骤(5)所述第二预混料混合，搅拌得到第三预混料；(7)将步骤(2)所述导电胶液的5wt％～10wt％、步骤(6)所述第三预混料混合，搅拌得到正极浆料。2.根据权利要求1所述的一种正极浆料的制备方法，其特征在于：所述导电剂为炭黑导电剂，所述炭黑导电剂包括SP、乙炔黑、科琴黑中的至少一种。3.根据权利要求1或2任一项所述的一种正极浆料的制备方法，其特征在于：步骤(2)得到的所述导电胶液中使用的所述导电剂重量占步骤(2)和步骤(3)使用的所述导电剂总重量的30％～50％。4.根据权利要求1或2任一项所述的一种正极浆料的制备方法，其特征在于：步骤(2)得到的所述导电胶液中所述粘结剂与所述导电剂的重量比为1：(0.55～0.8)。5.根据权利要求1或2任一项所述的一种正极浆料的制备方法，其特征在于：步骤(1)得到的所述胶液的固含量为5％～8％；步骤(2)得到的所述导电胶液的固含量为7％～10.5％。6.根据权利要求1所述的一种正极浆料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的干混过程中，在公转转速为10～20rpm、分散转速为100～400rpm下搅拌10～30min，得到所述干料；所述步骤(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭云鹏，刘超，
申请(专利权)人：湖北亿纬动力有限公司，
类型：发明
国别省市：