[發明專利]一種鋰離子電池正極漿料的制備方法

有效

• 申請號: 201210161953.7
• 申請日: 2012-05-23
• 公開（公告）號: CN102683644A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 郭超
• 申請（專利權）人: 東莞新能源科技有限公司;寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 曹玉平

技術領域

本發明屬于鋰離子電池制造技術領域，更具體地說，本發明涉及一種能得到較好的CNT分散效果，且簡單易行的鋰離子電池正極漿料的制備方法。

背景技術

鋰離子電池具有能量密度高、可靠性高、加工性好和無環境污染等優點，目前已被廣泛應用于各類便攜式電子設備（如手機、筆記本、MP4等）中。

鋰離子電池一般包括正極極片、負極片、間隔于正極極片和負極片之間的隔離膜。正極極片包括正極集流體和涂布在正極集流體上的正極膜片，負極片包括負極集流體和涂布在負極集流體上的負極膜片。電極極片制備時，首先將活性物質（如鈷酸鋰、石墨等）、導電劑（如乙炔黑，碳納米管、碳纖維等）、粘接劑（如聚偏氟乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠乳液等）和溶劑（如N-甲基吡咯烷酮、水等）一起制成電極漿料，再將其按要求涂覆在集流體表面，然后進行干燥，得到電池極片。

其中電極漿料的性能對鋰離子電池的性能有著重要的影響。電極漿料中各組分分散得越均勻，極片便具有越好的加工性能，且電極各處的阻抗分布均勻，在充放電時活性物質的作用可以發揮得越大，其平均克容量發揮將會有所提升，從而提升全電池的性能。

在諸多種類的導電劑中，碳納米管（CNT）是行業內較為看好的一類。因為CNT呈管狀，有較大的長徑比，分散均勻時，管與管之間可通過橋接的多點式接觸，形成四通八達的導電網絡，提高極片的導電效率，有利于改善電池的電化學性能。

目前市場上商業化的CNT導電劑主要分為分散液和干粉兩種類別。前者通常采用球磨、超聲等方法制備出CNT分散液供客戶使用。其有效CNT含量最高僅6%左右（其余為分散劑和溶劑），且其狀態不利于運輸和長時間存儲。而CNT干粉是粉料，容易存儲運輸，是更理想的導電劑原料。

實際應用上，傳統的正極漿料制備方法是將導電劑用粘結劑溶液進行高轉速的雙行星式分散，然后加入正極活性物質，進行一定時間的攪拌后得到最終正極漿料。但如果采用CNT干粉作為導電劑原料，由于CNT是納米材料，有極大的比表面積，因而不同管之間非常容易團聚，傳統正極漿料攪拌方式很難得到均勻分散的正極漿料，即使加上球磨等方法進一步分散，效率也會很低，工藝也很復雜，且CNT仍有大量團聚，要實現工業化生產非常困難。

有鑒于此，確有必要提供一種能得到較好的CNT分散效果，且簡單易行的鋰離子電池正極漿料的制備方法。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術的不足，而提供一種能得到較好的CNT分散效果，且簡單易行的鋰離子電池正極漿料的制備方法，以克服現有技術中的鋰離子電池正極漿料中CNT容易團聚、無法分散均勻的不足。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：一種鋰離子電池正極漿料的制備方法，包括以下步驟：第一步，分別稱取正極活性物質粉料、粘接劑和導電劑碳納米管粉料，其質量比依次為（89-98）：（1-5）：（1-6）。

第二步，將部分正極活性物質粉料與全部碳納米管（CNT）粉料混合，使正極活性物質粉料與碳納米管粉料的質量比例為（5-20）：1，得到混合粉料（這一步可簡稱為“干混過程”）。

第三步，將粘接劑和部分溶劑加入第一步得到的混合粉料中，溶劑加入量按照固含量為70-90%計。

第四步，將第三步所得的混合物進行捏合攪拌，得到初級漿料（這一步可簡稱為“高固含量捏合過程”）。

第五步，將余量溶劑、余量正極活性物質粉料和余量粘結劑加入第四步得到的初級漿料中，攪拌均勻后制得固含量為40-85%的鋰離子電池正極漿料（這一步可簡稱為“稀釋攪拌過程”）。

本發明的工藝步驟可簡述如下：將CNT干粉和一定比例正極活性物質粉料加入到行星式攪拌機中，并在不加入任何溶劑的情況下進行干混。

將少量粘結劑溶液加入到干混后的粉末中，用行星式攪拌機以較高的公轉速度對混合物進行高固含量捏合式攪拌。

按配方配比將剩下的正極活性物質粉料、剩下的粘結劑溶液和溶劑加入到第二步的混合物中，以正常的公轉、自轉速度進行最后攪拌，形成最終的漿料。

?作為本發明鋰離子電池正極漿料的制備方法的一種改進，第二步中正極活性物質粉料與碳納米管粉料的質量比例為（5-10）：1。

?作為本發明鋰離子電池正極漿料的制備方法的一種改進，第二步中正極活性物質粉料與碳納米管粉料的質量比例為7：1。

作為本發明鋰離子電池正極漿料的制備方法的一種改進，所述粘結劑為聚偏氟乙烯（PVDF）和聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）中的至少一種。