[发明专利]一种化学电源的导电剂材料的清洁制浆方法

说明书

技术领域

本发明属于电化学领域，具体涉及一种化学电源的导电剂材料的清洁制浆方法。

背景技术

化学电源是把化学能转化为电能的装置，通常被称为电池，常见的化学电源包括锂离子电池、铅酸蓄电池、锌锰电池、超级电容器等。它在国民经济、科学技术、军事和日常生活方面均获得广泛应用。近年来，化学电源市场蓬勃发展。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。

在化学电源中，添加高导电性的导电剂材料，例如乙炔黑、碳纳米管、导电炭黑或者石墨，能起到降低化学电源的内阻、提高化学电源充放电效率等有益效果。导电剂材料是化学电源的重要构成材料之一，为了把导电剂材料制作成化学电源的有效组成部分，通常要经过制浆的过程。以便导电剂材料均匀分散开，从而在化学电源内部形成导电网络。如果导电剂材料不能均匀分散，则发挥不出它的导电性，从而严重影响化学电源的性能。导电剂制浆步骤为化学电源生产的重要环节之一，导电剂浆料制备的好坏直接影响化学电源的性能。

常见的化学电源的导电剂材料，包括碳纳米管、石墨、石墨烯、炭黑、或气相纳米碳纤维(日本昭和电工公司牌号为VGCF)等。碳纳米管根据直径和层数的不同，又分为单层碳纳米管、双层碳纳米管、多层碳纳米管，直径范围在0.7nm到100nm范围。石墨烯材料，根据层数的不同，又分为单层石墨烯、多层石墨烯。气相纳米碳纤维，根据直径的不同，常见的直径范围在40-200nm范围。常见的化学电源，包括锂离子电池、铅酸电池、锌锰电池、或超级电容器等。常见的锂离子电池，又包括磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、镍酸锂电池、钴酸锂电池、三元材料电池等等。

目前行业通用的化学电源的导电剂制浆过程为，打开导电剂材料的包装袋口，从投料口把包装袋中的导电剂材料投入制浆设备中，进一步搅拌、分散均匀，制成下一道工序所需要的浆料。化学电源的导电剂材料是纳米级或微米级的微细材料，在使用过程中容易形成粉尘污染。在投料的过程中，导电剂材料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化学电源的导电剂材料，也容易弄脏工作环境。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种化学电源的导电剂材料的清洁制浆方法，可以减少导电剂材料制浆过程的粉尘。

本发明的技术方案如下：

一种化学电源的导电剂材料的清洁制浆方法，是把化学电源的导电剂材料与溶剂相混合，制成用于化学电源的浆料，其中化学电源的导电剂材料装在包装袋中且直接与包装袋接触，其特征在于：所述化学电源的导电剂材料的包装袋可溶于制浆过程所用的溶剂，并且所述化学电源的导电剂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，化学电源可以是锂离子电池、铅酸电池、锌锰电池、或超级电容器等中的一种。锂离子电池可以是磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、镍酸锂电池、钴酸锂电池、三元材料电池中的一种。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，选N-甲基-2-吡咯烷酮、或水中的一种为好。

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，化学电源的导电剂材料的包装袋可溶于制浆过程所用的溶剂，包装袋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；制浆工序如果使用水为溶剂，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化学电源制作过程中的粘接剂。