[發明專利]一種含碳納米管的鈦酸鋰漿料的均勻混料方法

有效

• 申請號: 201910324072.4
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN110165157B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 楊書廷;劉紅濤;劉顯卿;董紅玉
• 申請（專利權）人: 河南電池研究院有限公司;河南師范大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525;B01F23/57;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 新鄉市平原智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 41139
• 代理人: 路寬

本發明公開了一種含碳納米管的鈦酸鋰漿料的均勻混料方法，屬于高倍率鋰離子電池混合漿料的制備技術領域。本發明的技術方案要點為：一種含碳納米管的鈦酸鋰漿料的均勻混料方法，以粘結劑和溶劑為原料制備膠液，加入碳納米管制備導電膠液，再將導電劑與主料形成的混合干料與導電膠液按照特定的工藝混合即得含碳納米管的鈦酸鋰漿料。本發明有效解決了高比表面鈦酸鋰與碳納米管的應用造成漿料無法均勻混合，進而造成涂布工序出現較多干粉和劃痕，烘烤過程出現極片起皮現象，影響電池性能等問題。

技術領域

本發明屬于高倍率鋰離子電池混合漿料的制備技術領域，具體涉及一種含碳納米管的鈦酸鋰漿料的均勻混料方法。

背景技術

隨著新能源汽車的推廣，使得鋰離子電池產業得到了快速的發展。但同時基于用戶側對快速充電和長循環壽命的需求，也給電池行業帶來了很大的挑戰。常規的鋰離子電池都是以石墨作為負極主材，但由于石墨負極在充電過程生成固體電解質膜，會減緩鋰離子的遷移速率，同時鋰離子在石墨負極中遷移速率較低，使得電池在大功率充放電過程中出現較為嚴重的極化現象，導致容量降低和析鋰現象。鈦酸鋰材料為尖晶石結構，具有三維的離子擴散通道，其擴散系統比碳材料要高很多。鈦酸鋰材料工作電壓在充放電過程中不與電解液反應產生固體電解質膜，進而增強離子的擴散速率和減少鋰離子的消耗。而且鈦酸鋰是一種幾乎零應變的材料，在充放電過程中其結構幾乎不發生變化，而常規石墨的充放電體積變化在6%-8%左右，使得鈦酸鋰電池具有長循環壽命的優點。

鈦酸鋰材料具有粒徑小、高比表面的特點，這使得在制備鈦酸鋰漿料的過程中很容易產生吸水和團聚的形象，進而使得漿料混合不均勻。同時鈦酸鋰漿料中一般會加入碳納米管漿料，這會使得漿料更加難以混合均勻。這個工序質量的好壞直接影響電池的性能，同時合漿工序的效率高低也將制約著整個車間的生產效率。如何在較短的時間內制備出高比表面鈦酸鋰、碳納米管及導電劑材料呈現均勻、互鎖的混合漿料是工藝改進的一個很重要的方面。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供了一種工藝簡單且成本低廉的含碳納米管的鈦酸鋰漿料的均勻混料方法，該方法有效解決了高比表面鈦酸鋰與碳納米管的應用造成漿料無法均勻混合，進而造成涂布工序出現較多干粉和劃痕，烘烤過程出現極片起皮現象，影響電池性能等問題。

本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案，一種含碳納米管的鈦酸鋰漿料的均勻混料方法，其特征在于具體步驟為：

步驟S1：將粘結劑與溶劑混合，通過循環熱水使攪拌罐的溫度控制在30℃，真空度控制在-0.06MPa，公轉轉速控制在15-23rpm，自轉轉速控制在2000-3000rpm，時間控制在1.5-2h，其中粘結劑為偏聚四氟乙烯HSV900或Solef5130，該粘結劑在最終制得目標產品混合漿料中的重量百分含量為2%-5%，溶劑為NMP，制得膠液的固含量控制在6%-10%；

步驟S2：將碳納米管加入到步驟S1制得的膠液中制備導電膠液，攪拌罐的真空度控制在-0.06MPa，公轉轉速控制在20-30rpm，自轉轉速控制在3500-4000rpm，時間控制在0.5-1h，碳納米管在最終制得目標產品混合漿料中的重量百分含量為1%-1.5%；

步驟S3：將導電劑和主料進行干法預混，主料與導電劑交替添加，先將公轉轉速控制在10-15rpm，自轉轉速控制在0rpm，再將公轉轉速控制在10-15rpm，自轉轉速控制在1000-1500rpm，時間控制在0.5-1h，其中導電劑為超導炭黑、KS-6或科琴黑中的一種或多種，該導電劑在最終制得目標產品混合漿料中的重量百分含量為1%-2%，主料為高比表面鈦酸鋰，該主料在最終制得目標產品混合漿料中的重量百分含量為91.5%-96%；

步驟S4：將1/3量步驟S3制得的混合干料加入到1/3量步驟S2制得的導電膠液中，待混合干料完全浸潤后將公轉轉速控制在30-35rpm，自轉轉速控制在3500-4000rpm，真空度控制在-0.06MPa，時間控制在0.5-1h；