[发明专利]一种高比表面积正极材料的制浆方法

说明书

本发明涉及锂离子电池加工技术领域，提出了一种高比表面积正极材料的制浆方法，包括以下步骤：S1、将烘干后的高比表面积正极材料、导电炭黑、聚偏氟乙烯加入制浆罐内，搅拌混合均匀；S2、按70～90％固含量加入N‑甲基吡咯烷酮，在高固含量下，低速搅拌或捏合，再逐渐加入N‑甲基吡咯烷酮至固含量40～50％，继续搅拌，再加入表面活性剂、改性剂、硅烷偶联剂搅拌，再逐渐加入N‑甲基吡咯烷酮，至粘度在8000～10000mPa·s；S3、取S2步骤得到的浆料，进行高强度机械分散，并进行搅拌。通过上述技术方案，解决了现有技术中正极材料分散不开、果冻状、固含量低，团聚颗粒的问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池加工技术领域，具体的，涉及一种高比表面积正极材料的制浆方法。

背景技术

锂离子电池是新一代绿色高能电池，具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、工作温度范围宽等众多优点，广泛应用于电话、笔记本电脑、电动工具等，在电动汽车中也具有良好的应用前景，而磷酸盐系列的正极材料，由于其安全性良好，循环性能优越的特点，已经成为新能源汽车与大型储能电站最佳的备选电源。

以磷酸铁锂正极材料为例，目前合成的磷酸铁锂大部分为前驱体经喷雾干燥后烧结而成，表现为细小一次颗粒团聚成的球状二次颗粒，如果将团聚二次颗粒直接进行制浆涂布的话，浆料颗粒团聚严重，极片表面坑洼不匀，粘结性差，极片对辊则会出现掉料严重现象，因而在制浆涂布之前需要先对其进行破碎工序。目前，大部分正极材料都是用PVDF(聚偏氟乙烯)为粘结剂、NMP(N-甲基吡咯烷酮)为溶剂进行制浆的。

研究发现，纳米级材料可以大范围的调节组分的变化，而且能够很好的适应在脱嵌锂过程中产生的内应力，电子在纳米级材料中的传递速度增加。现阶段应用的磷酸盐正极材料主要为纳米级。与块体以及微米级别的电极材料相比较，这种纳米结构的材料具有传输距离短、电荷扩散距离短，比表面积大、可逆容量高和循环性能稳定等优点，表现出较高的循环倍率性能。但是粉碎后的高比表面积正极材料极易出现浆料分散不开、果冻状、团聚和粘度高、固含量低等缺点。

现在工业生产中最常见的破碎工艺是气流粉碎。气流粉碎是利用物料的自磨作用，用压缩空气产生的高速气流或热蒸汽对物料进行冲击。气流粉碎控制粒度的样品倍率性能稍差，其主要原因是气流粉碎材料表面存在脱碳的现象。LiFePO4/C的振实密度一般为1.1g·cm-3，经过气流粉碎的磷酸铁锂振实密度降低为0.8g·cm-3。控制成品粒度的过程，是将二次团聚的大颗粒解聚，同时将较大颗粒破碎为小颗粒，因此破碎后材料的粒径减小且颗粒间的空隙增多，较粉碎前松散，振实密度有所降低。气流粉碎控制不好，会产生大量细粉。这些细粉具有良好的电化学性能，但由于振实密度低和加工性能差，不能在生产中直接应用。并且这些由纳米级材料组成的细粉具有较大的比表面积，导致其表面活性更高，在正极制浆过程中，极容易发生自团聚，形成较大的团聚体，这种团聚现象会造成如下结果：

(1)颗粒团聚后会与其他组分如导电剂等接触不充分，造成活性物质在正极极片中分布不均匀，这会增大正极的阻抗，降低电荷在正极的传输速率。

(2)颗粒团聚后会增加浆料的粘度，降低正极浆料的流动性与稳定性，浆料分散不匀、难以过筛。过高粘度的正极浆料会导致在后续浆料涂覆工序产生拖尾，断带等异常现象，不利于涂布工序加工。

(3)颗粒团聚会造成极片烘干后表面不平整，团聚体在极片后期滚压加工时容易使得极片和滚压设备受到损伤，增加加工难度，并且极片的凸起部分在电池组装时容易受到挤压刺破隔膜，造成安全隐患。

(4)颗粒团聚后会导致高的自放电、低的循环性能和使用寿命，并且会降低电池生产过程的一致性，造成生产成本上升。

发明内容

本发明提出一种高比表面积正极材料的制浆方法，解决了现有技术中高比表面积正极材料分散不开、果冻状、固含量低，团聚颗粒的问题。

本发明的技术方案如下：