[发明专利]一种锂离子电池负极材料的清洁制浆方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池制造技术领域，具体涉及一种锂离子电池负极材料的清洁制浆方法。

背景技术

锂离子电池又称为摇椅式电池，是利用电池充放电时候，锂离子在正负极之间进行交换的电池。锂离子电池具有能量密度大、自放电小、无记忆效应、工作电压范围宽、使用寿命长、无环境污染等优点。日本的索尼公司于1992年最早商业化了锂离子电池技术，经过20多年的发展，锂离子电池的市场不断扩大。尤其是，锂离子电池的应用领域已从最初的消费电子产品领域，扩大到汽车动力电池领域。根据中国新能源汽车的国家发展规划，到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力要达到200万辆，累计产销量超过500万辆。

负极材料是锂离子电池的主要构成材料之一，为了把负极材料制作成锂离子电池的组成部分，要经过制浆的过程。锂离子电池浆料一般由正极材料、负极材料、导电剂、粘接剂、增稠剂以及其他分散剂等混合均匀而成，为固液两相悬浮液。锂离子电池负极材料制浆步骤为锂离子电池生产的重要环节之一，负极材料浆料制备的好坏直接影响电池的性能。

目前行业通用的锂离子电池负极材料制浆过程为，从投料口把包装袋中的负极材料投入制浆设备中，进一步与溶剂相混合并且搅拌、分散均匀，制成下一道工序所需要的浆料。

常见的锂离子电池负极材料，包括碳负极材料、锡基负极材料、含锂过渡金属氮化物负极材料、合金类负极材料、纳米氧化物类负极材料等。锂离子电池负极材料中含有微米级甚至纳米级的粉体颗粒材料，在投料的过程中，负极材料中的小颗粒容易泄漏，形成粉尘污染，弄脏工作环境。投料结束包装袋中残余少量负极材料粉体，也容易弄脏工作环境。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种锂离子电池负极材料的清洁制浆方法，可以减少锂离子电池负极材料制浆过程的粉尘污染。

本发明的技术方案如下：

一种锂离子电池负极材料的清洁制浆方法，是把锂离子电池负极材料与溶剂相混合，制成用于锂离子电池的浆料，其中锂离子电池负极材料装在包装袋中且直接与包装袋接触，其特征在于：所述锂离子电池负极材料的包装袋可溶于制浆过程所用的溶剂，并且所述锂离子电池负极材料连同其包装袋一起与制浆过程所用的溶剂相混合。

本发明中，锂离子电池负极材料可以是碳负极材料，如人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、碳纤维、或热解树脂碳中的一种；锂离子电池负极材料可以是锡基负极材料，锡基负极材料可分为锡的氧化物和锡基复合氧化物两种，氧化物是指各种价态金属锡的氧化物；锂离子电池负极材料可以是含锂过渡金属氮化物负极材料；锂离子电池负极材料可以是合金类负极材料，包括锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金等；锂离子电池负极材料可以是纳米级负极材料，例如碳纳米管、石墨烯、纳米合金、纳米级氧化物等。本发明中，锂离子电池负极材料可以是硅、硅碳、石墨、软碳、硬碳、中间相碳微球、钛酸锂、或氧化亚硅中的一种。本发明中，制浆过程所用的溶剂没有特别限定，通常可使用水、或有机溶剂，还可以使用水和有机溶剂的混合溶剂。作为有机溶剂，例如可以列举：甲醇、乙醇、丙醇等烷基醇；丙酮、甲乙酮等烷基酮类；四氢呋喃、二氧杂环乙烷、二甘醇二甲醚等醚类；二乙基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基咪唑啉酮等酰胺类；二甲亚砜、环丁砜等硫系溶剂等。根据行业通用的习惯，优选N-甲基-2-吡咯烷酮、或水中的一种。

本发明中，制浆设备主要起到分散混合的作用，可以是球磨机、砂磨机、珠磨机、颜料分散机、磨碎机、超声波分散机、均化器、均相混合机、高压均质机、行星式混合机等混合设备中的一种。制浆设备可以在室温到80℃范围内操作，分散混合过程可以进行10分钟到数小时。

本发明中，锂离子电池负极材料的包装袋可溶于制浆过程所用的溶剂，材质可以是聚乙烯醇、淀粉、蛋白质、聚偏氟乙烯、聚氨酯、或聚酰亚胺等材料中的一种。从使用习惯、成本和溶解速度等角度综合考虑，制浆过程如果使用NMP为溶剂，包装袋的材质选为聚偏氟乙烯材质；制浆过程如果使用水为溶剂，包装袋的材质选为聚乙烯醇材质。聚偏氟乙烯和聚乙烯醇本身就可以充当锂离子电池制作过程中的粘接剂。

本发明中，包装袋的规格可以是包装10克到1000公斤正极材料之间的规格，更常见的包装袋规格是包装500克、1公斤、2公斤、5公斤、10公斤、25公斤、100公斤、或250公斤正极材料的规格。