[发明专利]一种碳纳米管导电剂分散方法及电池制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及锂电池制备技术领域，尤其涉及一种碳纳米管导电剂分散方法及电池制备方法。

【背景技术】

动力锂离子电池作为新一代绿色能源，由于能量密度高、重量轻、体积小、循环寿命长、无记忆效应等优点被广泛的应用到电动汽车、商务用车中并得到了客户们的一致好评。磷酸铁锂作为锂离子动力电池材料，具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格便宜、等优点，是其它材料所无法相比的。但是磷酸铁锂存在导电性差、锂离子扩散速度慢、高倍率充放电时实际比容量低的问题，成为制约锂离子动力电池产业发展的一个难点。

目前提高磷酸铁锂导电性的方法主要是通过添加导电剂，而且在正极材料中添加导电剂是最常用的、效果最好的方法。目前的导电剂主要有SP(碳黑)、KS-6(导电石墨)复合以及碳纳米管。

SP和KS-6导电性一般，与碳纳米管相比导电性较差，影响电池的倍率性能，并且导电剂所占比例多，影响了活性物质在极片中所占的比例，从而影响容量提升；SP为小粒径导电剂，阻碍传质，影响正极容量的有效发挥。

而碳纳米管为纳米尺度的纤维材料，同时具有纳米粉体的强团聚效应和纤维材料的缠绕现象，各种效应叠加使碳纳米分散更加困难。现有制浆工艺搅拌时间长，而且搅拌速度慢，无法使碳纳米管(CNT)分散良好，容易导致浆料分层、沉降等，导致涂布面密度不均匀，极片表面明显存在颗粒感，甚至无法完成涂布，最终导致电池容量偏低、分布不均匀、内阻偏高，严重者更是影响 产品质量、企业声誉等。

因此，作为磷酸铁锂与导电剂混合过程的正极制浆工艺，如何使碳纳米管及磷酸铁锂得到均匀分散是使用过程中必需解决的一个关键性问题。

【发明内容】

本发明实施例提供了一种碳纳米管导电剂分散方法及电池制备方法，用于使碳纳米管及磷酸铁锂得到均匀分散，在磷酸铁锂表面形成良好的导电网络结构。

本发明实施例一方面提供了一种碳纳米管导电剂分散方法，包括：

配胶液：按质量配比，将聚偏氟乙烯PVDF与N-甲基吡咯烷酮NMP同时放入第一搅拌罐内进行高速分散，得到胶液；

制备导电剂浆料：按质量配比，将碳纳米管CNT、聚乙烯吡咯烷酮PVP和NMP加入到纳米及锆石研磨机中对混料进行研磨，然后转移到第二搅拌罐中进行高速分散，得到导电剂浆料；

制备磷酸铁锂LFP粗浆：按质量配比，将LFP与NMP加入到第三搅拌罐中进行高速分散，得到LFP粗浆；

混料：将所述胶液、所述导电剂浆料加入到所述LFP粗浆中进行高速分散得到混合浆料；

出料：测试混合浆料粘度及细度，当浆料合格时，抽真空出料，得到碳纳米管导电剂；

其中，所述配胶液、所述制备导电剂浆料与所述制备磷酸铁锂LFP粗浆同时进行。

结合本发明实施例的第一方面，本发明实施例第一方面的第一种实现方式中，所述LFP、所述PVDF、所述CNT的质量配比为：100：2～5：2～5；所述PVDF与所述NMP的质量配比为：2～5：15～25；所述CNT、所述PVP和所述 NMP的质量配比为2～5：0.5～1：35～45；所述LFP与所述NMP的质量配比为100：45～55。

结合本发明实施例的第一方面，本发明实施例第一方面的第二种实现方式中，所述第一搅拌罐、第二搅拌罐、第三搅拌罐组成的内循环系统是：将第一搅拌罐的出口与第三搅拌罐的入口通过密封管道连接，第二搅拌罐的出口与所述第三搅拌罐的入口通过密封管道连接

结合本发明实施例第一方面的第二种实现方式，本发明实施例第一方面的第三种实现方式中，所述第三搅拌罐的入口安装旋转喷液装置，所述胶液及所述导电剂浆料通过控制所述旋转喷液装置的进入速度与旋转速度连续进入所述第三搅拌罐中。

结合本发明实施例的第一方面至第一方面的第三种实现方式中任一种实现方式，本发明实施例第一方面的第四种实现方式中，所述第一搅拌罐进行高速分散的方式为：先以15～25Hz的公转频率低速搅拌5-10min后刮料，然后以40～50Hz的公转频率，40-60Hz的自转频率高速搅拌60-120min；

所述纳米及锆石研磨机对混料进行研磨的研磨次数为2～4次、时间为10-20min/次；

所述第二搅拌罐进行高速分散的方式为：先以15～25Hz的公转频率低速搅拌5-10min后刮料，然后以40～50Hz的公转频率，40～60Hz的自转频率高速搅拌60-120min；