[發(fā)明專利]一種生產(chǎn)線上鋰離子電池的負(fù)極漿料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710772507.2
• 申請(qǐng)日: 2017-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN107394187A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余家樂(lè);張海燕;李文武;張宇杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/587;H01M4/62;H01M4/04;H01M10/0525
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 張春水,唐京橋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生產(chǎn)線上鋰離子電池的負(fù)極漿料及其制備方法。

背景技術(shù)

由于石油等不可再生資源被廣泛使用，能源枯竭和環(huán)境保護(hù)的問(wèn)題越來(lái)越引起人們重視。為了解決上述問(wèn)題，以風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能為代表的新型再生資源逐漸受到研究人員的關(guān)注。但是可再生資源普遍具有間歇性，如果不及時(shí)儲(chǔ)存起來(lái)就會(huì)消失，從而影響其在實(shí)際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用?？沙潆姷亩坞姵乜妥鳛閮?chǔ)能設(shè)備用于新能源開發(fā)和儲(chǔ)能工作中，尤其是儲(chǔ)存太陽(yáng)能和風(fēng)能產(chǎn)生的電量。

鋰離子電池作為二次電池的一種，由于其具有體積小、電壓高、電壓窗口寬、能量密度高、工作壽命長(zhǎng)、自放電低且無(wú)記憶效應(yīng)、綠色環(huán)保且不含有鉛、汞、鎘等有毒害物質(zhì)等諸多優(yōu)勢(shì)。正因如此，其目前被廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備(例如手提電腦、智能手機(jī)等)、混合動(dòng)力交通工具、電動(dòng)交通工具，甚至在各種軍事武器中作為動(dòng)力源應(yīng)用于其中。

鋰離子電池一般包括正極、隔膜、負(fù)極、電解液等組成部分。負(fù)極通過(guò)活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、有機(jī)溶劑按照特定的比例混合配制，然后涂布在銅箔上而制得。在鋰離子電池的生產(chǎn)制作過(guò)程中，第一步工序?yàn)闈{料配制，包括：將負(fù)極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、增稠劑以及溶劑按照特定的順序和特定的比例攪拌混合；常用的增稠劑有：羧甲基纖維素、海藻酸鈉等；常用的粘結(jié)劑有：聚四氟乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠乳液等；常用的導(dǎo)電劑有：乙炔黑、鱗片石墨、超導(dǎo)炭黑、硬碳、軟碳、石墨烯、碳納米管等；常用的溶劑主要分為油系(例如N-甲基吡咯烷酮)。生產(chǎn)過(guò)程中的原料選擇、投料的先后順序、攪拌速度和攪拌時(shí)間均影響著漿料配制的好壞，漿料配制的性能好壞直接影響涂布等后續(xù)工藝及電池的整體性能，漿料的粘稠度、分散性、導(dǎo)電性將直接影響電池性能的好壞?，F(xiàn)有生產(chǎn)線上的鋰離子電池負(fù)極漿料普遍存在漿料分散性差、顆粒沉淀、粘稠度不合適的缺點(diǎn)，其制備工藝也存在著生產(chǎn)效率低和生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題。因此，研發(fā)一種可直接應(yīng)用于生產(chǎn)線上的分散性好、粘稠度適中、導(dǎo)電性能良好的鋰離子電池負(fù)極漿料及其制備工藝，是近年來(lái)本領(lǐng)域技術(shù)人員的研究焦點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種分散性好、粘稠度適中、導(dǎo)電性能良好、低成本和綠色環(huán)保的負(fù)極漿料及其制備方法，應(yīng)用于生產(chǎn)線上制備鋰離子電池。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

一種生產(chǎn)線上鋰離子電池的負(fù)極漿料，其制備原材料包括以下重量組份：

負(fù)極活性物質(zhì) 179份；

導(dǎo)電劑 4份；

聚丙烯酸鋰 17份。

優(yōu)選的，所述負(fù)極活性物質(zhì)選自石墨、硬碳、中間相炭微球、鈦酸鋰、硅碳負(fù)極材料和錫碳復(fù)合材料中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)電劑選自碳黑、導(dǎo)電石墨、石墨烯、碳納米纖維或碳納米管。

本發(fā)明還提供了一種上述負(fù)極漿料的制備方法，包括以下步驟：

a)將所述負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和聚丙烯酸鋰在球磨罐中以150～300rpm的轉(zhuǎn)速混合20～30min，得到第一混合物；

b)將所述第一混合物和120～140mL去離子水在700～900rpm下混合0.5～1h，得到第二混合物；

c)將所述第二混合物繼續(xù)以900～1100rpm混合6～7h，得到所述負(fù)極漿料。

優(yōu)選的，步驟a)所述球磨罐中含規(guī)格分別為5mm、10mm和15mm的球磨珠，每種規(guī)格球磨珠的數(shù)量相同；

每100g所述制備原材料中，每種規(guī)格的球磨珠各20～40顆。

更優(yōu)選的，所述球磨罐和球磨珠的材質(zhì)均為瑪瑙。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)線上鋰離子電池的負(fù)極漿料，包括重量組份：負(fù)極活性物質(zhì)179份、導(dǎo)電劑4份和聚丙烯酸鋰17份，本發(fā)明采用聚丙烯酸鋰作為粘結(jié)劑，和傳統(tǒng)的聚四氟乙烯粘結(jié)劑相比，聚丙烯酸鋰具有離子導(dǎo)電性，能整體提高本發(fā)明負(fù)極漿料的導(dǎo)電性能；本發(fā)明的負(fù)極漿料采用分段球磨的方法來(lái)制備，能使材料得到充分?jǐn)嚢?，從而避免漿料沉淀，大大提高了漿料的分散性能；在制備過(guò)程中采用去離子水替代N-甲基吡咯烷酮作為溶劑，一方面可以降低環(huán)境污染，一方面可以減小生產(chǎn)成本。因此，本發(fā)明提供的負(fù)極漿料具有分散性好、粘稠度適中、導(dǎo)電性能良好、低成本和綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，其工藝優(yōu)化，可廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)線上制備鋰離子電池，不僅可以提高鋰離子電池的生產(chǎn)效率，還可以提高所生產(chǎn)的鋰離子電池的整體性能。

附圖說(shuō)明