[发明专利]一种锂离子电池浆料及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池浆料及其制备方法和使用所述浆料的电池极片及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于具有比能量大、工作电压高、循环使用寿命长、无记忆效应、自放电小、无污染绿色环保等优点，已被广泛应用于便携移动电子设备、电动汽车及储能系统。随着锂离子电池的发展，对电池的一致性和自放电率提出了更高的要求，而浆料是否均一及稳定直接影响浆料涂布的质量，进而影响电池的一致性和最终性能。电极的匀浆工艺主要与搅拌的时间、温度和线速度相关，一般而言，搅拌时间越长，温度越高、线速度越快，浆料的分散效果越好。

目前公开的锂离子电池浆料的制备方法总的来说有三种。

第一种是将粘结剂、导电剂和活性材料一次性加入混合，再加入溶剂搅拌混匀，溶剂可以一次性加入，也可以分多次加入。如CN 104201325 A中公开的方法，这种搅拌工艺能够提高浆料的固含量，缩短配料时间，但这种方法制备浆料，容易生成以粘结剂为核心的团聚颗粒，搅拌过程搅拌线速度产生的剪切力也难以将其分散。

第二种是先制备胶溶液，然后将胶溶液与其他物料搅拌混匀，胶溶液可以一次性加入，也可以分多次加入，如CN 1780034A中公开的方法，这种搅拌工艺能够保证粘结剂充分混合均匀，但由于活性材料或导电剂的高比表面积，其具有较强的吸附性而存在局部团聚，浆料均一性难以保证。

第三种是先预制胶溶液，将活性材料与导电剂先进行干混、加入溶剂进行湿混、再加入预制胶溶液混合，可以一次性加入胶溶液，也可以分多次加入胶溶液，如CN 102738446 A中公开的方法，这种搅拌工艺虽然能够保证浆料的均一性，但搅拌时间长、工艺复杂，不适合生产操作。

因此，有必要开发一种制备工艺简单、快速，且浆料均匀性好的方法。

发明内容

针对目前技术存在的均匀性不够，制备过程复杂、耗时长等缺陷，本发明的目的之一在于提供一种锂离子电池浆料的制备方法。本发明提供的制备方法具有操作简单便捷，适合大规模生产，且重现性、稳定性好等优点。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂离子电池浆料的制备方法，包含以下步骤：将粘结剂与溶剂混合配制胶溶液，将活性材料与溶剂混合配制湿粉体，在湿粉体中加入导电剂混合配制导电粉体，然后向导电粉体中加入所述胶溶液混合即得电池浆料，胶溶液可以一次加入，也可以分多次加入。本发明提供的电极浆料的制备方法可适用于各种型号锂离子电池的正、负极材料。

本发明提供的锂离子电池电极浆料的匀浆过程采用先溶胶，再搅粉，后匀浆的方法，可制得均一、稳定的浆料。

作为优选，所述粘结剂为丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、聚偏氟乙烯、聚丙烯酸酯或聚氨酯中的一种或两种以上的混合。

作为优选，所述活性材料为能够可逆的嵌入和脱出锂离子的嵌锂化合物、碳材料、硅基以或锡基合金材料中的一种或两种以上的混合。

作为优选，所述导电剂为炭黑、碳纤维、碳纳米管或石墨中的一种或两种以上的混合。

作为优选，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、乙醇、异丙醇或水中的一种或两种以上的混合。配制胶溶液和配制湿粉体中使用的溶剂根据实际情况可以相同也可以不同。

作为优选，配制胶溶液时的温度为30～55℃，混合通过高速搅拌进行。将粘结剂与溶剂经高温、高速搅拌配置成胶溶液，目的是将高分子量的粘结剂与溶剂形成均一的胶体，避免浆料搅拌过程中生成以粘结剂胶粒为核心的团聚颗粒，另外，高温、高速搅拌有利于分子间的扩散，加快粘结剂在溶剂中的分散和溶胀，缩短粘结剂的搅拌时间。

优选地，所述胶溶液中粘结剂的质量浓度为2～50％。

作为优选，配制湿粉体通过在搅拌机中低速混合进行。将活性材料与溶剂在搅拌机中低速混合成湿粉体，目的是将活性材料与溶剂之间充分润湿，且利用低速搅拌将成团的活性材料分散形成活性材料湿粉体。

优选地，所述低速的搅拌速度为公转速度5～20rpm，分散线速度为3～15m/s。

作为优选，导电粉体粉体配制时的混合为高速混合。在湿粉体中加入导电剂高速混合成导电粉体，目的是通过高速搅拌产生的剪切力将软团聚的活性材料与导电剂分散，同时利用高速搅拌将活性材料与导电剂均匀混合，由于导电剂的高比表面积及高表面能，导电剂吸附在活性材料表面，形成均匀的导电剂包覆层，提高材料的电子导电性能。