[0001] 本发明涉及锂离子电池技术领域， 更具体地说， 涉及一种锂离子电池浆料及其 制备方法。

背景技术

[0002] 近年来新能源一直是国家最为重视的项目， 而锂离子电池因输出电压高， 比能 量高、 寿命长， 在电池市场中得到了快速推进， 现电池厂家幵始不断扩大生产 规模。 在目前较为成熟的锂电池中， 各国政府对生产、 产品使用都较为重视， 不断扩大新能源市场， 为让新能源持续发展， 对锂离子电池的使用有严格要求

[0003] 制浆提供电极浆液， 是锂电池生产过程首瑞环节， 也是最重要环节。 现有锂离 子电池的传统制备工艺方法存在工艺复杂、 制作周期长、 生产效率低等缺点。 技术问题

[0004] 本发明要解决的技术问题在于， 针对现有技术的上述缺陷， 提供一种工艺简单 、 生产周期短、 浆料质量好的锂离子电池浆料的制备方法及使 用该制备方法制 得的锂离子电池浆料。

问题的解决方案

技术解决方案

[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 构造一种锂离子电池浆料的制备 方法， 包括以下步骤：

[0006] S10、 将活性材料、 粘结剂和导电剂除铁后投入双轴桨叶式高效混 合机中， 混 合均匀， 形成混合粉体；

[0007] S20、 在所述混合粉体中加入溶剂， 搅拌以混合均匀， 形成混合浆料；

[0008] S30、 将所述混合浆料投入高速分散机中进行高速分 散， 形成固含量为 70-80% 的半成品浆料；

[0009] S40、 将所述半成品浆料真空下除泡， 过筛， 形成锂离子电池浆料。 [0010] 本发明还提供一种锂离子电池浆料的制备方法 ， 包括以下步骤：

[0011] S 10、 将活性材料、 粘结剂和导电剂除铁后与溶剂一起投入双轴桨 叶式高效混 合机中， 混合均匀， 形成预混浆料；

[0012] S20、 将所述预混浆料搅拌以混合均匀， 形成混合浆料；

[0013] S30、 将所述混合浆料投入高速分散机中进行高速分 散， 形成固含量为 70-80% 的半成品浆料；

[0014] S40、 将所述半成品浆料真空下除泡， 过筛， 形成锂离子电池浆料。

[0015] 优选地， 步骤 S 10中， 混合吋间为 3-5分钟。

[0016] 优选地， 步骤 S 10中， 所述活性材料、 粘结剂及导电剂通过除铁器进行除铁， 除铁吋间≤30分钟。

[0017] 优选地， 步骤 S20的混合浆料在搅拌机中混合形成， 所述搅拌机公转速度≤15r/ min， 自转速度≤1000]"/1^^ 搅拌混合吋间≤60分钟。

[0018] 优选地， 步骤 S30中， 高速分散的线速度为 66m/s， 分散过程中控制浆料温度为

20~45。C。

[0019] 优选地， 步骤 S40中， 真空下除泡吋间为 10-30分钟， 真空度≥-0.08Mpa。

[0020] 优选地， 所述活性材料为正极活性材料或负极活性材料 ， 所述溶剂为 N-甲基吡 咯烷酮或去离子水。

[0021] 优选地， 所述正极活性材料为锂钴氧化物 （LiCo0 ₂ ) 、 锂镍氧化物 （LiNi0 ₂ ) 、 锂锰氧化物 (LiMn ₂ 0 ₄ ) 、 锰镍钴复合氧化物 (LiMn _x Ni _y Co _{l x y} O ₂ ) 、 锂 钒氧化物 （LiV ₂ 0 ₄ ) 或锂铁氧化物 （LiFeP0 ₂ ) 中的一种或多种； 所述负极活 性材料为人造石墨、 天然石墨或中间相碳微球中的一种或多种， 其中， x、 y、 X +y均大于 0小于 1 ;

[0022] 所述粘结剂为聚乙烯醇、 聚偏氟乙烯、 偏二氟乙烯、 聚四氟乙烯、 六氟丙烯、 丙烯酸酯、 聚氨酯、 羧甲基纤维素钠中的一种或多种； 所述导电剂为导电炭黑 、 导电石墨、 碳纤维、 碳纳米管中的一种或多种。

[0023] 本发明还提供一种锂离子电池浆料， 采用上述的制备方法制得。

发明的有益效果

有益效果 [0024] 本发明的有益效果： 本发明通过将所有原料使用双轴桨叶式高效混 合机进行干 混合或湿混合， 缩短制浆过程的吋间； 使用高速分散机分散湿粉料， 得到质量 好的浆料， 简化了工艺流程、 易于操作便于生产； 缩短了制备吋间、 有助于提 高生产效率。

对附图的简要说明

附图说明

[0025] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说 明， 附图中：

[0026] 图 1是本发明实施例一中锂离子电池浆料的制备� �法的流程图；

[0027] 图 2是本发明实施例二中锂离子电池浆料的制备� �法的流程图；

[0028] 图 3是本发明锂离子电池浆料的制备方法所用设� �的示意图；

[0029] 图 4是采用本发明方法和现有技术方法制备的锂� �子电池浆料的浆料粘度比较 图；

[0030] 图 5是采用本发明方法和现有技术方法制备的锂� �子电池浆料的固含量比较图 实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0031] 为了对本发明的技术特征、 目的和效果有更加清楚的理解， 现对照附图详细说 明本发明的具体实施方式。

[0032] 实施例一

[0033] 参阅图 1， 本发明的锂离子电池浆料的制备方法， 包括以下步骤：

[0034] S 10、 将活性材料、 粘结剂和导电剂除铁后投入双轴桨叶式高效混 合机中， 混 合均匀， 形成混合粉体。

[0035] 其中， 活性材料为正极活性材料或负极活性材料， 溶剂为 N-甲基吡咯烷酮或去 离子水。 优选地， 正极活性材料为锂钴氧化物 （LiCo0 ₂ ) 、 锂镍氧化物 （LiNiO 2) 、 锂锰氧化物 (LiMn ₂ 0 ₄ ) 、 锰镍钴复合氧化物 (LiMn _x Ni _y Co _{l x y} O ₂ ) 、 锂 钒氧化物 （LiV ₂ 0 ₄ ) 或锂铁氧化物 （LiFeP0 ₂ ) 中的一种或多种， 其中， x、 y 、 x+y均大于 0小于 1。

[0036] 负极活性材料为人造石墨、 天然石墨或中间相碳微球中的一种或多种。 [0037] 粘结剂为聚乙烯醇、 聚偏氟乙烯、 偏二氟乙烯、 聚四氟乙烯、 六氟丙烯、 丙烯 酸酯、 聚氨酯、 羧甲基纤维素钠中的一种或多种。

[0038] 导电剂为导电炭黑、 导电石墨、 碳纤维、 碳纳米管中的一种或多种。

[0039] 具体的， 该步骤 S10中， 将通过除铁器除铁后的活性材料、 粘结剂和导电剂一 次性全部投入双轴桨叶式高效混合机中， 所有干粉体使用双轴桨叶式高效混合 机进行一次性干混合工艺， 形成混合粉体。 除铁吋间≤30分钟， 混合吋间为 3-5 分钟。

[0040] 由于双轴桨叶式高效混合机上有两个旋转方向 相反的转子， 转子由转子轴、 支 杆、 桨叶组成， 支杆与转子轴"十字"相交， 桨叶成特殊角度焊在支杆上。 转子上 的桨叶带动物料一方面沿着机槽内壁旋转并向 一端移动，另一方面带动物料左右 翻动； 在两转子的交叉重叠处， 形成了一个失重区， 在此区域内， 不论物料的 形状、 大小和密度如何， 都能使物料上浮， 处于瞬间失重状态， 使物料在机槽 内形成连续循环翻动， 相互交错剪切， 从而达到快速混合均匀的效果。

[0041] S20、 在混合粉体中加入溶剂， 搅拌以混合均匀， 形成混合浆料。

[0042] 该步骤 S20中， 溶剂的用量根据固含量要求适当添加。 优选地， 溶剂为 N-甲基 吡咯烷酮或去离子水。 当活性材料为正极活性材料吋， 溶剂优选为 N-甲基吡咯 烷酮； 活性材料为负极活性材料吋， 溶剂优选为去离子水。 优选地， 步骤 S20的 混合浆料在搅拌机中混合形成， 所述搅拌机公转速度≤15r/min， 自转速度≤10003" /min, 搅拌混合吋间≤60分钟。

[0043] S30、 将混合浆料投入高速分散机中进行高速分散， 形成固含量为 70-80%的半 成品装料。

[0044] 该步骤 S30中， 高速分散的线速度为 66m/s， 分散过程中控制浆料温度为 20~45

°C， 必要吋 （浆料升温较高吋） 用酒精擦拭匀浆锅或加冷却水或降低转速， 出料 粘度 2900-8000MPa. _S 。 本步骤将步骤 S20获得的混合浆料进行高速搅拌分散， 使 粉体被完全打散， 制成分散均匀的浆料。

[0045] 高速分散机采用无级调速： 有电磁调速、 变频调速及防爆变频调速等多种形式 。 高速分散机的分散盘下方呈层流状态， 不同流速的浆料层互相扩散， 起到分 散作用。 高速高速分散机具有液压升降、 360度回转、 无级调速等多种功能， 使 浆料呈滚动环状流， 产生强旋涡， 浆料表面粒子呈螺旋状下降到涡流底部； 高 速分散机在分散盘边缘处形成湍流区， 浆料及粒子受到强烈剪切及冲击。 区域 外形成上下两个束流， 浆料得到充分循环及翻动， 能够在很短的吋间内从一个 缸变换到另一个缸进行作业， 极大地提高了工作效率， 同吋也降低了人工劳动 强度， 能得到分散极佳的浆料。

[0046] S40、 将半成品浆料真空下除泡， 过筛， 形成锂离子电池浆料。

[0047] 该步骤中， 真空下除泡吋间为 10-30分钟， 真空度≥-0.08Mpa。 本步骤中优选地 使用搅拌机对步骤 S4高速分散形成的混合浆料进行抽真空除泡。

[0048] 上述制备方法中， 活性材料、 导电剂和粘结剂等原料用量根据锂离子电池正 极 浆料或负极浆料各原料配比称取， 可采用现有技术中所设定配比实现。

[0049] 实施例二

[0050] 参阅图 2， 本发明的锂离子电池浆料的制备方法， 包括以下步骤：

[0051] S10、 将活性材料、 粘结剂和导电剂除铁后与溶剂一起投入双轴桨 叶式高效混 合机中， 混合均匀， 形成预混浆料。 优选地， 除铁吋间≤30分钟， 混合吋间为 3- 5分钟。 具体的， 该步骤 S10中， 将活性材料、 粘结剂和导电剂通过除铁器除铁 后， 与溶剂一起一次性全部投入双轴桨叶式高效混 合机中， 所有干粉体和溶剂 使用双轴桨叶式高效混合机进行一次性湿混合 工艺， 形成预混浆料。

[0052] 溶剂的用料根据固含量要求适当添加。 优选地， 溶剂为 N-甲基吡咯烷酮或去离 子水。 当活性材料为正极活性材料吋， 溶剂优选为 N-甲基吡咯烷酮； 活性材料 为负极活性材料吋， 溶剂优选为去离子水。

[0053] S20、 将预混浆料搅拌以混合均匀， 形成混合浆料。 优选地， 步骤 S20的混合浆 料在搅拌机中混合形成， 搅拌机公转速度≤151"/!! 1 ₁ 1， 自转速度^。。。!"/!!!!!!， 搅拌 混合吋间≤60分钟。

[0054] S30、 将混合浆料投入高速分散机中进行高速分散， 形成固含量为 70-80%的半 成品装料。

[0055] 该步骤 S30中， 高速分散的线速度为 66m/s， 分散过程中控制浆料温度为 20~45 °C， 必要吋 （浆料升温较高吋） 用酒精擦拭匀浆锅或加冷却水或降低转速， 出料 粘度 2900-8000MPa. _S 。 本步骤将步骤 S20获得的混合浆料进行高速搅拌分散， 使 粉体被完全打散， 制成分散均匀的浆料。

[0056] S40、 将半成品浆料真空下除泡， 过筛， 形成锂离子电池浆料。 该步骤中， 真 空下除泡吋间为 10-30分钟， 真空度≥-0.08Mpa。 本步骤中优选地使用搅拌机对步 骤 S4高速分散形成的混合浆料进行抽真空除泡。

[0057] 上述制备方法中， 活性材料、 导电剂和粘结剂等原料用量根据锂离子电池正 极 浆料或负极浆料各原料配比称取， 可采用现有技术中所设定配比实现。

[0058] 本发明的锂离子电池浆料， 采用上述的制备方法制得。 当使用的活性材料为正 极活性材料吋可制备锂离子电池正极浆料， 使用该锂离子电池正极浆料可制成 极片， 作为锂离子电池的正极片； 当使用的活性材料为负极活性材料吋可制备 锂离子电池负极浆料， 使用该锂离子电池负极浆料可制成极片， 作为锂离子电 池的负极片。

[0059] 极片制作吋， 将上述制得的锂离子电池浆料涂覆在铝箔上， 烘干后即得。

[0060] 将正极片与负极片、 隔膜叠置后卷绕成卷芯， 将卷芯放入铝壳中， 注入电解液

， 封口， 制得锂离子电池。

[0061] 下面将以具体实施例和对比例来对本发明和现 有技术进行比较。

[0062] 实施例 1

[0063] 结合图 3， 实施例 1的制备过程如下：

[0064] (a) 按配方比例 （正极活性材料 Α^^δ^ , 导电齐 iJ l.O^AO^ , 粘接齐 iJO.8%-2.

0%) 称取粉料， 分别加入对应罐中， 正极活性材料 1经过除铁器， 导电剂 2经过 除铁器， 粘接剂 3经过除铁器， 除铁吋间≤301^!1 _;

[0065] (b) 将三种粉体物料同吋下放在双轴桨叶式高效混 合机 4中， 混合均匀， 混合 吋间 3-5min， 得到正极混合粉体；

[0066] (c) 将所有正极混合粉体加入搅拌机 6中， 按配方称出溶剂 5 (N-甲基吡咯烷 酮） ， 将溶剂 5通过双轴桨叶式高效混合机 4加入搅拌机 6中湿混合， 设备公转速

Jt≤15rpm, 自转速度≤1000rpm,混合吋间≤600101；

[0067] (d) 完成 c步骤后的湿粉料通过高速分散机 7分散， 转速为 14000

rpm,线速度 66m/s _; 控制浆料温度为 20~45°C， 必要吋 （浆料升温较高吋） 用酒精 擦拭匀浆锅或加冷却水或降低转速， 出料粘度 2900-8000MPa. _S ， 固含量为 70〜80 % ;

[0068] (e) 完成 d步骤高速分散的浆料使用搅拌机 6抽真空除泡， 真空度≥-0.08Mpa,抽 真空吋间 10-30min;

[0069] (f) 完成 e步骤后过筛 8出料， 完成浆料出在浆料罐 9中， 得到锂离子电池正极 装料。

[0070] 实施例 2

[0071] 结合图 3， 实施例 2的制备过程如下：

[0072] (a) 按配方比例 （正极活性材料 94<¾-98<¾， 导电剂 1.0<¾-4.0<¾， 粘接剂 0.8<¾-2.

0%) 称取粉料， 分别加入对应罐中， 正极活性材料 1经过除铁器， 导电剂 2经过 除铁器， 粘接剂 3经过除铁器， 将三种粉体物料和溶剂 5 (N-甲基吡咯烷酮） 同 吋下放在双轴桨叶式高效混合机 4中， 混合均匀， 混合吋间 3-5min， 得到正极预 混装料；

[0073] (b) 将所有正极预混浆料加入搅拌机 6中， 搅拌机设备公转速度为≤15^^1， 自 转速度≤1000rpm， 混合吋间≤600101；

[0074] (c) 完成 b步骤后的浆料通过高速分散机 7分散， 转速 14000 rpm,线速度 66m/s

； 控制浆料温度为 20~45°C， 必要吋 （浆料升温较高吋） 用酒精擦拭匀浆锅或加 冷却水或降低转速， 出料粘度 2900-8000MPa.s， 固含量 70〜80<¾；

[0075] (d) 将完成 c步骤高速分散的浆料使用搅拌机 6抽真空除泡， 真空度≥-0.08Mpa, 抽真空吋间 10-30min;

[0076] (e) 完成 f步骤后过筛 8出料， 完成浆料出在浆料罐 9中， 得到锂离子电池正极 装料。

[0077] 对比例 1

[0078] (a) 按质量比， 将 100%溶剂加入制胶锅内， 抽真空补氮气， 真空度 -0.08〜- 0.1 mpa, 氮气压力大于等于 O. lmpa,加入 0.9- 1.5%粘接剂， 搅拌 60min均匀后， 所述 搅拌转速慢速 30~40rpm+高速 1500~2000rpm; 得到胶液；

[0079] (b) 在胶液中加入 0.6-1.0%导电剂搅拌 60min， 所述搅拌转速慢速 30~40rpm+ 高速 1500~2000rpm,再抽真空 30min,真空度高于 -0.09Mpa， 粘度 400-1000MPa-s， 固含量 4.0〜5.0<¾； [0080] (c) 加入正极材料 (97.37%-98.07%) ， 搅拌， 转速为 1500-2200r/min， 搅拌 吋间 120~150min， 再抽真空 30min， 真空度不高于 -0.09MPa; 浆料控制温度为 20 ~45°C， 必要吋 （浆料升温较高吋） 用酒精擦拭匀浆锅或加冷却水或降低转速， 出料粘度 2900-8000MPa.s， 固含量 70〜80<¾；

[0081] (d) 搅拌完成后的浆料过 150目滤网过滤， 获得锂离子电池正极浆料。

[0082] 实施例 1、 2和对比例 1的对比结果如下：

[0083] 1、 使用对比例工艺用吋 5.5h-6.0小吋， 而实施例用吋 2.5h-3.0h， 实施例相比对 比例制浆吋间可缩短一半， 因此本发明总的吋间优于传统 （对比例 1) 的制备方 法；

[0084] 2、 对比例 1制备过程中需打导电胶液， 而实施例 1和 2无需制胶； 对比例 1需上 料两次， 下料两次， 而实施例 1和 2只需上料一次， 下料一次， 其他均由设备系 统自动进行， 因此本发明工艺更加简单；

[0085] 3、 使用对比例 1需多次检验， 而实施例只做一次最终检査， 可提高工作效率， 降低人工劳动强度。

[0086] 参阅图 4和图 5， 图 4是本发明实施例 1、 2与对比例 1的浆料粘度对比图， 图 5是 本发明实施例 1、 2与对比例 1的浆料固含量对比图， 从图 4和图 5可以看出， 本发 明制备的浆料粘度、 固含量更稳定， 质量更优， 提高了锂离子电池浆料产品质

[0087] 可以理解的， 以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式， 其描述较为具体和 详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限 制； 应当指出的是， 对于 本领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 可以对上述技术 特点进行自由组合， 还可以做出若干变形和改进， 这些都属于本发明的保护范 围； 因此， 凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修 饰， 均应属于本发明 权利要求的涵盖范围。