本發明屬于鋰離子電池
技術領域：
，特別涉及一種鋰離子電池漿料及合漿方法。
背景技術：
：鋰離子電池是一種二次電池(充電電池)，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li+從正極脫嵌，經過電解質嵌入負極，負極處于富鋰狀態；放電時則相反。電池一般采用含有鋰元素的材料作為電極，是現代高性能電池的代表。在鋰離子電池漿料中，顆粒狀活性物質的分散性和均勻性直接響到鋰離子在電池兩極間的運動，因此在鋰離子電池生產中各極片材料的漿料的混合分散至關重要，漿料分散質量的好壞，直接影響到后續鋰離子電池生產的質量及其產品的性能。鋰離子電池生產首先需要合漿，即將正極或負極活性材料、導電劑、粘結劑及溶劑混合在一起，攪拌成漿料；而合漿工藝又是電池制作的重要一環，對電池的一致性起到重要作用。漿料的好壞體現在均一性上，同時影響涂布質量，從而影響電池的性能，而目前的合漿方法有攪拌時間長、工作效率低，制得的漿料穩定性及均勻性差，漿料粘度隨時間變化較大等缺點。技術實現要素：本發明目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種鋰離子電池漿料及合漿方法，旨在解決現有技術中合漿漿料粘度不穩定、均一性差，以及合漿工藝效率低等技術問題。為實現上述發明目的，本發明一方面，提供一種鋰離子電池合漿方法，包括如下步驟：稱取活性物質、粘結劑、導電劑和溶劑，并將所述活性物質、所述粘結劑和所述導電劑干混處理，得干混物料；將30-35wt％的所述溶劑加入所述干混物料中第一次混溶后，進行第一次刮料；將35-40wt％的所述溶劑加入所述第一次刮料后的物料中第二次混溶后，進行第二次刮料；將剩余的所述溶劑加入所述第二次刮料后的物料中，進行第三次混溶，得合漿漿料。與現有技術相比，本發明提供的鋰離子電池合漿方法的有益效果如下：1.縮短了合漿時間，提高了生產效率；2.制得的漿料粘度穩定，合漿后其粘度隨時間的變化很小；3.制得的漿料具有很好的均一性，提高了后續涂布質量。本發明另一方面，提供一種鋰離子電池漿料，所述電池漿料由上述的鋰離子電池合漿方法制得。本發明提供的鋰離子電池漿料，因上述特有的鋰離子電池合漿方法制得，使得該漿料粘度穩定，合漿后24小時內其粘度變化小；且漿料質量優異，漿料的顆粒度顯著低于現有技術，更有利于后續涂布工藝。具體實施方式為了使本發明要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。本發明實施例提供一種鋰離子電池合漿方法，該方法包括如下步驟：S01：稱取活性物質、粘結劑、導電劑和溶劑，并先將活性物質、粘結劑和導電劑干混處理，得干混物料。S02：將30-35wt％的溶劑加入上述步驟S01的干混物料中，第一次混溶后，進行第一次刮料。S03：將35-40wt％的溶劑加入上述步驟S02的第一次刮料后得到的物料中，第二次混溶后，進行第二次刮料；S04：將剩余溶劑加入上述步驟S03的第二次刮料后得到的物料中，進行第三次混溶，得合漿漿料。本發明實施例提供的鋰離子電池合漿方法不僅縮短了合漿時間，提高了生產效率；而且出料后的漿料粘度穩定，合漿后粘度隨時間的變化很小，提高了漿料均一性。具體地，在上述步驟S01中，干混處理過程為：在溫度為40-50度，公轉速度為6-8轉/分鐘的條件下，攪拌8-10分鐘。溫度可優選40度、45度或50度；公轉速度可優選6轉/分鐘、7轉/分鐘或8轉/分鐘；攪拌時間可優選8分鐘、9分鐘或10分鐘。在優選的公轉速度、攪拌時間和溫度條件下，該步驟S01中的粘結劑、導電劑能更有效地、均勻地分散在活性物質中，得到均勻的干混物料。該良好、均勻的干混物料，更有利于提高后續混溶工藝中溶劑溶解的效率。具體地，在上述步驟S02中，第一次混溶過程為：在溫度為40-50度，公轉速度為12-15轉/分鐘的條件下，攪拌5-7分鐘。其中，溫度可優選40度、45度或50度；公轉速度可優選12轉/分鐘、14轉/分鐘或15轉/分鐘；攪拌時間可優選5分鐘、6分鐘或7分鐘，且溶劑的量可優選30wt％、32wt％或35wt％。在優選的溶劑量、公轉速度、攪拌時間和溫度條件下，可使溶劑充分浸潤上述步驟S01得到的干混物料中的活性物質、粘結劑、導電劑。此步驟中，先優先加入30-35wt％的溶劑，用于適當浸潤干混物料，更有益于后續溶劑量的混溶效率發揮，使最終合漿漿料均勻、粘度穩定。具體地，在上述步驟S02中，第一次刮料的時間為1-2分鐘。刮料時，用刮料鏟將粘附在攪拌槳與合漿罐上壁沿的干粉團刮至合漿罐中，可使加入的干粉在硬煉攪拌階段與溶劑進行充分混合，顆粒之間在浸潤狀態下相互摩擦，最終使活性物質、導電劑、粘結劑在微觀狀態得到充分混合，形成均勻、細小分散的粘稠狀態。當然，為了使步驟S02的混溶更加充分，在第一次刮料后的物料加入后續的35-40wt％溶劑前，可先進一步將物料在溫度為40-50度，公轉速度為12-15轉/分鐘的條件下，攪拌15-20分鐘，然后再刮料1-2分鐘。此次刮料，用刮料鏟將粘附在攪拌槳與合漿罐上壁沿的粘稠漿料團刮至合漿罐中，以確保所有粘稠狀的物料在下一步溶劑混溶攪拌工序中，得到充分的稀釋、分散攪拌。通過此次攪拌和刮料，更有益于后續溶劑效率發揮。具體地，在上述步驟S03中，第二次混溶過程為：在溫度為25-30度，壓強為負80-85千帊，公轉速度為12-15轉/分鐘、自轉速度為2800-3000轉/分鐘的條件下，真空攪拌25-30分鐘。其中，溫度可優選25度、28度或30度；壓強可優選負80千帊、負83千帊或負85千帊；公轉速度可優選12轉/分鐘、14轉/分鐘或15轉/分鐘；自轉速度可優選2800轉/分鐘、2900轉/分鐘或3000轉/分鐘，溶劑的量可優選35wt％、38wt％或40wt％。在該優選溶劑量、公轉速度、自轉速度，以及溫度和壓強條件下，真空攪拌25-30分鐘，可以有效防止空氣進入正在攪拌的漿料之中形成微小氣泡，從而進一步有效地稀釋、分散攪拌物料。在該步驟S03特有的溫度和壓強下，攪拌的物料更能分散均勻，最終有益于提高漿料的粘度穩定性。具體地，在上述步驟S03中，第二次刮料的時間為1-2分鐘，可優選1分鐘或2分鐘。此次刮料，用刮料鏟將附著在合漿罐下壁(漿料液面下)與合漿罐底部的少量微小氣泡(氣泡包裹活性物質或導電劑細小顆粒)，刮至漿料之中，同時通過后續真空攪拌，使最終得到效稀釋、分散均勻和粘度穩定的攪拌漿料。具體地，在上述步驟S04中，第三次混溶過程為：在溫度為25-30度，壓強為負80-85千帊，公轉速度為12-15轉/分鐘、自轉速度為2800-3000轉/分鐘條件下，真空攪拌25-30分鐘，得合漿漿料；其中，溫度可優選25度、28度或30度；壓強可優選負80千帊、負83千帊或負85千帊；公轉速度可優選12轉/分鐘、14轉/分鐘或15轉/分鐘；自轉速度可優選2800轉/分鐘、2900轉/分鐘或3000轉/分鐘。因前序步驟S02和步驟S03中添加特定量的溶劑，以及結合特有的工藝參數，去分散溶解干混物料，又在該步驟S04特有的溫度和壓強下，以及其他各種工藝參數相結合的條件下，最終得到均勻穩定的漿料。具體地，在本發明任一實施例中，該合漿方法中的活性材料的重量份為：70-75份；粘結劑的重量份為：0.5-1份；導電劑的重量份為0.5-1份；溶劑的重量份為20-25份。其中，活性材料的重量份可優選70份、72份或75份；粘結劑的重量份可優選為：0.5份、0.7份、1份；導電劑的重量份可優選為：0.5份、0.7份或1份；溶劑的重量份可優選為：20份、23份或25份。電池漿料中，增加活性材料的比重，減少粘結劑量的使用，更有益于后續電池性能的提高；本發明實施例就是在本發明提供的合漿工藝的基礎上，降低粘結劑的量，提高活性材料的比重，在該優選的各種材料重量份的范圍內，使該合漿方法制得的料漿對最終電池的性能最佳。具體地，在本發明任一實施例中，該合漿方法中的活性材料為正極材料或負極材料，正極材料可以為鎳鈷錳酸鋰、鈷酸鋰和錳酸鋰中的一種或多種，負極材料可以為石墨、石墨烯和硅碳中的一種或多種；粘結劑為聚偏氟乙烯、羧甲基纖維素和丁苯橡膠中的一種或多種；導電劑為乙炔黑、科琴黑、KS-6(一種各向同性的類球形人造石墨)和SuperP(一種導電炭黑)中的一種或多種；溶劑為N-甲基吡咯烷酮和去離子水中的一種或多種。該活性材料、粘結劑、導電劑和溶劑都是合漿工藝材料的常規選擇，都可以在市場上獲得。總之，本發明實施例提供的合漿方法，通過多次刮料、溶劑分三次加入物料中進行溶解混溶，并結合優選的公轉速度、自轉速度、攪拌時間，以及溫度和壓強等工藝參數，各步驟之間通過協效作用，作為一個整體技術方案，最終得到顆粒均一、粘度穩定的漿料，提高了漿料質量，從而有益于后續涂布工藝，最終提高了電池的使用性能。同時，本發明實施例還提供一種鋰離子電池漿料，該電池漿料由上述鋰離子電池合漿方法制得。在合漿完成后，對合漿漿料進行粘度測試，觀察粘度隨時間的變化；結果顯示，合漿后24小時內漿料粘度隨時間的變化很小，具有很好的穩定性。本發明提供的鋰離子電池漿料，因上述特有的鋰離子電池合漿方法制得，使得該漿料粘度穩定，漿料質量優異，漿料的顆粒度顯著低于現有技術，更有利于后續涂布工藝，提高電池性能。本發明先后進行過多次試驗，現舉一部分試驗結果作為參考對發明進行進一步詳細描述，下面結合具體實施例進行詳細說明。實施例1本實施例提供一種鋰離子電池合漿方法，具體包括如下步驟：S11：按重量份計算，稱取70份活性物質、0.5份粘結劑、0.5份導電劑和20份溶劑，并先將活性物質、粘結劑和導電劑在溫度為40度，公轉速度為8轉/分鐘條件下，攪拌10分鐘，得干混物料。S12：將30wt％溶劑(即6份溶劑)加入上述干混物料中，在溫度為40度，公轉速度為15轉/分鐘條件下，攪拌7分鐘，并進行2分鐘刮料；進一步，將上述刮料后得到的物料在在溫度為40度，公轉速度為15轉/分鐘條件下，攪拌20分鐘，并進行1分鐘刮料。S13：將35wt％溶劑(即7份溶劑)加入上述步驟S12最后刮料后得到的物料中，在溫度為25度，壓強為負80千帊，公轉速度為15轉/分鐘、自轉速度為2800轉/分鐘的條件下，真空攪拌30分鐘，并進行2分鐘刮料。S14：將剩余溶劑(即7份溶劑)加入到上述步驟S13刮料后得到的物料中，在溫度為25度，壓強為負80千帊，公轉速度為15轉/分鐘、自轉速度為3000轉/分鐘的條件下，真空攪拌25分鐘，得合漿漿料。本實施例還提供一種鋰離子電池漿料，該漿料由上述方法制得。本實施例1中活性材料可以為正極材料或負極材料，正極材料可以為鎳鈷錳酸鋰、鈷酸鋰和錳酸鋰中的一種或多種，負極材料可以為石墨和硅碳中的一種或多種；粘結劑為聚偏氟乙烯、羧甲基纖維素和丁苯橡膠中的一種或多種；導電劑為乙炔黑、科琴黑、KS-6和SuperP中的一種或多種；溶劑為N-甲基吡咯烷酮和去離子水中的一種或多種。以上材料都是常規選擇。實施例2本實施例提供一種鋰離子電池合漿方法，具體包括如下步驟：S21：按重量份計算，稱取75份活性物質、1份粘結劑、1份導電劑和25份溶劑，并先將活性物質、粘結劑和導電劑在溫度為40度，公轉速度為6轉/分鐘條件下，攪拌8分鐘，得干混物料。S22：將35wt％溶劑(即8.75份溶劑)加入上述干混物料中，在溫度為50度，公轉速度為12轉/分鐘條件下，攪拌5分鐘，并進行1分鐘刮料；進一步，將上述刮料后得到的物料在溫度為50度，公轉速度為12轉/分鐘條件下，攪拌15分鐘，并進行1分鐘刮料。S23：將40wt％(即10份溶劑)溶劑加入上述步驟S22最后刮料得到的物料中，在溫度為30度，壓強為負85千帊，公轉速度為12轉/分鐘、自轉速度為3000轉/分鐘條件下，真空攪拌25分鐘，并進行2分鐘刮料。S24：將剩余溶劑(即6.25份溶劑)加入到上述步驟S23刮料后得到的物料中，在溫度為30度，壓強為負85千帊，公轉速度為12轉/分鐘、自轉速度為3000轉/分鐘條件下，真空攪拌30分鐘，得合漿漿料。本實施例還提供一種鋰離子電池漿料，該漿料由上述方法制得。本實施例2中活性材料可以為正極材料或負極材料，正極材料可以為鎳鈷錳酸鋰、鈷酸鋰和錳酸鋰中的一種或多種，負極材料可以為石墨和硅碳中的一種或多種；粘結劑為聚偏氟乙烯、羧甲基纖維素和丁苯橡膠中的一種或多種；導電劑為乙炔黑、科琴黑、KS-6和SuperP中的一種或多種；溶劑為N-甲基吡咯烷酮和去離子水中的一種或多種。以上材料都是常規選擇。性能測試及對比例對實施例1和實施例2提供的合漿方法制得的漿料進行粘度測試，并在24小時內觀察其粘度隨時間的變化，其結果如下表1顯示。表1測試時間實施例1漿料粘度(mpa.s)實施例2漿料粘度(mpa.s)合漿完成652964571小時650164602小時654064824小時655265036小時6601655010小時6823678114小時6905685418小時6950690524小時7020698024小時內變化率7.5％8.0％上述結果表明：合漿完成后，漿料粘度在24小時內隨時間的變化很小(增加7.5％-8％)，具有很好的穩定性。同時，對傳統合漿方法得到的漿料用相同測試方式進行粘度測試，其結果見下表2。從表2中的數據可知：傳統合漿方法得到的漿料粘度在24小時內隨時間的變化非常大，從6650mpa.s增加到9896mpa.s，即粘度增加量為48％，約是本實施例1和實施例2的6倍。由此對比可知，相對現有傳統合漿方法，本實施例的合漿方法制得的漿料粘度具有更好的穩定性。表2同時，對實施例1和實施例2提供的合漿方法和傳統合漿方法得到的漿料進行顆粒性能檢測，測試結果如表3所示。從表可知，本實施例提供的制備方法，顆粒度更小，表明該方法制得的漿料中的活性物質得到充分分散攪拌，有利于下一工序(涂布)的生產，最終得到更好性能的電池。同時，本方法保證了生產品質固含量更接近于理論固含量，表明本發明的合漿方法更能減少在合漿過程中固體活性物質的損失；而傳統方法，部分活性物質殘留在合漿罐壁與攪拌槳上面，未到合漿漿料之中，從而低于本發明實施例的固含量。表3總之，本發明提供的鋰離子電池合漿方法縮短了合漿時間，提高了生產效率；該方法制得的漿料粘度穩定，具有很好的均一性，提高了漿料質量。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3