[發明專利]一種化學電源的導電劑材料的清潔制漿方法

在審

• 申請號: 201710037692.0
• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN106711398A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 趙社濤;趙社軍
• 申請（專利權）人: 趙社濤
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/139;H01M4/20;H01G11/86
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于電化學領域，具體涉及一種化學電源的導電劑材料的清潔制漿方法。

背景技術

化學電源是把化學能轉化為電能的裝置，通常被稱為電池，常見的化學電源包括鋰離子電池、鉛酸蓄電池、鋅錳電池、超級電容器等。它在國民經濟、科學技術、軍事和日常生活方面均獲得廣泛應用。近年來，化學電源市場蓬勃發展。日本的索尼公司于1992年最早商業化了鋰離子電池技術，經過20多年的發展，鋰離子電池的市場不斷擴大。尤其是，鋰離子電池的應用領域已從最初的消費電子產品領域，擴大到汽車動力電池領域。根據中國新能源汽車的國家發展規劃，到2020年，純電動汽車和插電式混合動力汽車生產能力要達到200萬輛，累計產銷量超過500萬輛。

在化學電源中，添加高導電性的導電劑材料，例如乙炔黑、碳納米管、導電炭黑或者石墨，能起到降低化學電源的內阻、提高化學電源充放電效率等有益效果。導電劑材料是化學電源的重要構成材料之一，為了把導電劑材料制作成化學電源的有效組成部分，通常要經過制漿的過程。以便導電劑材料均勻分散開，從而在化學電源內部形成導電網絡。如果導電劑材料不能均勻分散，則發揮不出它的導電性，從而嚴重影響化學電源的性能。導電劑制漿步驟為化學電源生產的重要環節之一，導電劑漿料制備的好壞直接影響化學電源的性能。

常見的化學電源的導電劑材料，包括碳納米管、石墨、石墨烯、炭黑、或氣相納米碳纖維(日本昭和電工公司牌號為VGCF)等。碳納米管根據直徑和層數的不同，又分為單層碳納米管、雙層碳納米管、多層碳納米管，直徑范圍在0.7nm到100nm范圍。石墨烯材料，根據層數的不同，又分為單層石墨烯、多層石墨烯。氣相納米碳纖維，根據直徑的不同，常見的直徑范圍在40-200nm范圍。常見的化學電源，包括鋰離子電池、鉛酸電池、鋅錳電池、或超級電容器等。常見的鋰離子電池，又包括磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池、鎳酸鋰電池、鈷酸鋰電池、三元材料電池等等。

目前行業通用的化學電源的導電劑制漿過程為，打開導電劑材料的包裝袋口，從投料口把包裝袋中的導電劑材料投入制漿設備中，進一步攪拌、分散均勻，制成下一道工序所需要的漿料。化學電源的導電劑材料是納米級或微米級的微細材料，在使用過程中容易形成粉塵污染。在投料的過程中，導電劑材料材料中的小顆粒容易泄漏，形成粉塵污染，弄臟工作環境。投料結束包裝袋中殘余少量化學電源的導電劑材料，也容易弄臟工作環境。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種化學電源的導電劑材料的清潔制漿方法，可以減少導電劑材料制漿過程的粉塵。

本發明的技術方案如下：

一種化學電源的導電劑材料的清潔制漿方法，是把化學電源的導電劑材料與溶劑相混合，制成用于化學電源的漿料，其中化學電源的導電劑材料裝在包裝袋中且直接與包裝袋接觸，其特征在于：所述化學電源的導電劑材料的包裝袋可溶于制漿過程所用的溶劑，并且所述化學電源的導電劑材料連同其包裝袋一起與制漿過程所用的溶劑相混合。

本發明中，化學電源可以是鋰離子電池、鉛酸電池、鋅錳電池、或超級電容器等中的一種。鋰離子電池可以是磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池、鎳酸鋰電池、鈷酸鋰電池、三元材料電池中的一種。本發明中，制漿過程所用的溶劑沒有特別限定，通常可使用水、或有機溶劑，還可以使用水和有機溶劑的混合溶劑。作為有機溶劑，例如可以列舉：甲醇、乙醇、丙醇等烷基醇；丙酮、甲乙酮等烷基酮類；四氫呋喃、二氧雜環乙烷、二甘醇二甲醚等醚類。二乙基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基咪唑啉酮等酰胺類；二甲亞砜、環丁砜等硫系溶劑等。根據行業通用的習慣，選N-甲基-2-吡咯烷酮、或水中的一種為好。

本發明中，制漿設備主要起到分散混合的作用，可以是球磨機、砂磨機、珠磨機、顏料分散機、磨碎機、超聲波分散機、均化器、均相混合機、高壓均質機、行星式混合機等混合設備中的一種。制漿設備可以在室溫到80℃范圍內操作，分散混合過程可以進行10分鐘到數小時。

本發明中，化學電源的導電劑材料的包裝袋可溶于制漿過程所用的溶劑，包裝袋材質可以是聚乙烯醇、淀粉、蛋白質、聚偏氟乙烯、聚氨酯、或聚酰亞胺等材料中的一種。從使用習慣、成本和溶解速度等角度綜合考慮，制漿過程如果使用NMP為溶劑，包裝袋的材質選為聚偏氟乙烯材質；制漿工序如果使用水為溶劑，包裝袋的材質選為聚乙烯醇材質。聚偏氟乙烯和聚乙烯醇本身就可以充當化學電源制作過程中的粘接劑。