[發明專利]一種提高流體持久穩定性的方法

在審

• 申請號: 201410776957.5
• 申請日: 2014-12-15
• 公開（公告）號: CN105789629A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 孫影;謝嬌娜;李海洋;吳可;吳寧寧
• 申請（專利權）人: 中信國安盟固利動力科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京市京大律師事務所 11321
• 代理人: 李光松;李雨奇

技術領域

本發明涉及流體應用領域，提供了一種持久穩定有機體系流體的方法，特 別涉及鋰離子電池領域內提高正負極漿料穩定性的方法。

背景技術

工業生產中涉及大量有關流體制備、輸送、儲存的應用問題。如何提高流 體的穩定性是一項比較重要的工業生產解決的問題。流體穩定性差，容易造成 制備過程中流體分層，流體中有效物質分布不均；流體轉移輸送過程中出現固 體物質沉淀殘存時，不僅影響產品質量，而且堵塞各種輸送管道，殘存在管道 上的物料不僅污染產品而且影響流體中物料含量計算，不利于下一步實驗的進 行。總之，流體在任何一步出現不穩定現象，對于后續需要重新恢復流體的穩 定性需要投入更多的人力和物力成本。

目前，提高流體穩定性方法普遍采用物理方法，包括簡單機械攪拌、電磁 攪拌、超聲攪拌、加熱保溫等方法。該類方法得到的流體具有短時間內的穩定 性，對于小規?，F場生產不存在問題；但是，伴隨大的生產規模該類方法不具 備優勢，流體明顯存在時間穩定性弱化效應。

當粉末顆粒分散到極性介質(如水、含電解質溶液等)中時，分散相表面由于 對反離子的不相等吸附，使其表面凈電荷不為零，而造成界面電位差。這種界 面凈電荷影響界面周圍介質中的離子分布，與界面電荷符號相反的介質中的離 子被吸向界面，而相同符號的離子則被排離界面。與此同時，離子的熱運動又 使它們均勻混合在一起。因此，在帶電界面上形成一個擴散的雙電層。向分散 體系中加入電解質(或改變pH值)時，擴散層與溶液間的濃度差減小，反離子向 溶液中的擴散作用降低。與此相應，擴散層中離子數目減少，擴散層被壓縮， 更多的反離子進入緊密層中，從而使ξ電位下降。分散體系中的分散相(粉末顆 粒)之間有兩種力相互作用，一是雙電層的靜電排斥力，另一是VanderWaals引 力。兩者相互作用能均為顆粒間距離的函數，顆粒間的總位能出現能壘。能壘 越高，雙電層斥力占優，分散體系越穩定。當加入電解質(或改變pH值)時，電 位下降，擴散層被壓縮，引起斥力下降，能壘下降。特別當引力＝斥力時，能壘 為零(即為分散體系的等電點)。此時，VanderWaals力占優勢，顆粒趨于聚集。 除了VanderWaals引力和雙電層斥力外，含有大分子表面活性物質的分散體系 的穩定性還受到脫附能、橋聯效應等因素的影響。例如在粉末顆粒有機溶劑的 分散體系中，大分子物質吸附在粒子表面，高分子鏈將伸入介質中，當粒子彼 此靠近時，引起這些鍵的相互作用，同時伴隨著熵的減少(混亂度降低，△S<0)， 由于熱效應焓變(△H)可忽略，所以這種相互作用包含著正值自由能變化(即△G ＝△H-T△S>0)，阻礙顆粒的聚集。這就是所謂分散體系的膠體穩定理論(見 圖1)。

發明內容

為了解決現有技術中流體在制備、輸送、儲存過程中不穩定的問題，本發 明提供了一類提高流體持久穩定性的方法，可以用于可見的流體領域，尤其是 電池領域，如鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池以及燃料電池等正負極極片前 期漿料準備過程。

本發明能夠用于各類電池極片制備領域，其方法主要包括加入無機小分子 電解質、有機小分子電解質、聚合物電解質或表面活性劑等。其中，加入的穩 定劑的質量為流體質量的0～50wt％。

經上述方法處理后的漿料就具有較好的持久穩定性，體系粘度有一定程度 的下降，能夠有效的大幅度延長漿料的凝膠化時間。

此發明技術中，穩定劑的選擇是至關重要的。其中穩定劑(無論是無機小 分子電解質、有機小分子電解質、聚合物電解質、以及表面活性劑等)的加入， 可提高目前體系持久穩定性，降低凝膠化和沉降分層現象的發生，并不影響原 有體系的本質性能。

所述穩定劑具有和現存體系良好的相容性、價格成本較低、物理和化學性 能穩定、綠色環保無毒無害、原料豐富易得等優點。

所述提高流體持久穩定性的方法可以是單獨的采用無機小分子電解質、有 機小分子電解質、聚合物電解質或表面活性劑中一類來實現；或者采取組合的 方式采取同一類中的兩種或者多種以及以上四類中的任何兩類來解決。

上述方法還可以配合不同的簡單的物理分散方法來實現更優的分散流體， 提高其持久穩定性。

本發明的方法主要以膠體穩定理論為主，其他簡單的分散方法為輔。通過 主輔方法的結合，有效地解決原先流體體系在靜置過程中容易出現凝膠化以及 沉淀分層等現象發生的問題。