锂离子电池正极浆料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了锂离子电池正极浆料及其制备方法，本发明专利技术采用两种PVDF粘结剂搭配使用，搅拌工艺在传统干法搅拌基础上进一步优化，在干法的基础上增加了一步预分散和两步高低速分散配合，控制预分散和低速分散浆料状态，控制出货粘度，不仅能提高锂离子电池正极浆料分散均匀性能，同时能保证浆料稳定性有很大改善。本发明专利技术工艺路线简单易实施，延迟或解决了国产PVDF使用中与正极主材相互作用导致的凝胶问题，同时保证了浆料具有较长时间的稳定性，适中的粘度，解决了浆料出货过筛能力弱、易沉降堵塞滤芯，涂布麻点等问题。同时缓解了进口原材料供应紧张，降低了成本。降低了成本。降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池正极浆料及其制备方法


[0001]本专利技术属于新能源电池领域，具体涉及锂离子电池正极浆料及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池制浆处在整个工艺首段，浆料性能的优劣直接对后续工序产生影响，进而影响锂离子电池的性能。锂离子电池正极以聚偏氟乙烯(PVDF)油溶性粘结剂为主，聚偏氟乙烯是目前使用最为广泛的锂电正极粘结剂，占比高达90％以上。
[0003]目前随着电动车快速发展以及铁锂市场的结构性影响，供应缺口不断扩大，产品价格也不断上涨。目前生产的正极浆料，存在浆料凝胶问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供锂离子电池正极浆料及其制备方法，通过采用两种PVDF粘结剂搭配使用，设计搅拌工艺不仅能提高锂离子电池正极浆料分散均匀性能，同时能保证浆料稳定性有很大改善，解决正极浆料凝胶问题。
[0005]本专利技术具体技术方案如下：
[0006]锂离子电池正极浆料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]1)将正极活性物质、导电碳和粘结剂进行搅拌混合；
[0008]2)向步骤1)制备的混合粉体中加入溶剂，使其固含量为70
‑
75wt％，进行搅拌预分散；
[0009]3)再加入溶剂，使其固含量为60
‑
70wt％，进行搅拌分散；
[0010]4)再加入溶剂，使其固含量为53
‑
67wt％，进行搅拌分散；
[0011]5)进行脱泡。
[0012]步骤1)中正极活性物质、导电碳和粘结剂粉体的质量比为95
‑
98：1
‑
3：1
‑
3；
[0013]所述正极活性物质选自磷酸铁锂；
[0014]所述导电碳选自导电炭黑、科琴黑、乙炔黑、大颗粒石墨粉、小颗粒石墨粉中的至少一种；
[0015]所述粘结剂为聚偏氟乙烯，由PVDF1和PVDF2组成，所述PVDF1为包含六氟丙烯基团、氟酯类基团或MMA单体一种或几种的改性官能团的PVDF，粒径D
50
在105
‑
130μm；所述PVDF2是粒径D
50
＜15μm，仅含有
‑
CF2和
‑
CH2峰的PVDF；优选的为PVDF2型号为HSV900；所述粘结剂中，PVDF1的质量百分比为10
‑
50％；所述PVDF2质量百分比为90
‑
50％。
[0016]步骤1)中，所述搅拌混合具体为：分散公转速度为20
‑
30rpm，自转速度为500
‑
800rpm，分散时间为15
‑
45min；
[0017]步骤2)中，所述搅拌预分散的条件为：分散公转速度为10
‑
20rpm，自转速度为100
‑
300rpm，分散时间为10
‑
40min；该步骤对正极主材进行预浸润，同时启动搅拌，分散混合后均匀后，形成松散、不团聚的粉体颗粒。
[0018]步骤3)中，所述搅拌分散，是进行低速搅拌分散，公转速度为15
‑
30rpm，自转速度
为300
‑
800rpm，分散时间为40
‑
80min；在上述搅拌剪切作用下充分分散均匀后，浆料呈现橡皮泥的状态。
[0019]步骤4)中，所述搅拌分散，是进行高速搅拌分散，公转速度为15
‑
30rpm，自转速度为500
‑
1800rpm，分散时间为90
‑
240min；此步结束后测粘度，浆料粘度控制在6000
‑
15000mPa.s。
[0020]本专利技术所述溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮NMP。
[0021]步骤5)中所述脱泡具体为：分散公转速度为10rpm反转，自转速度为0rpm，分散时间为30min。
[0022]本专利技术提供的锂离子电池正极浆料，采用上述方法制备得到。
[0023]专利技术人发现，目前市场上PVDF，尤其是含六氟丙烯基团、氟酯类基团、MMA单体等改性官能团，其与正极主材相互作用引起的浆料凝胶问题。本专利技术通过混合粒径D
50
＜15μm，酸性较弱的，仅含有
‑
CF2和
‑
CH2峰的PVDF，比如HSV900，该PVDF占比5成及以上，以及控制搅拌工艺更好的分散来延迟PVDF1与阴极主材搭配时相互作用浆料凝胶的问题。
[0024]本专利技术搅拌工艺，先干粉混合，然后通过高固含量和低固含量搅拌相结合的方式。利用高固含量时对粉体润湿，这个阶段转速慢一些，颗粒必须被溶剂介质润湿，从而良好的浸入到液体相；低固含量搅拌分两步分散，分散1：固体颗粒团聚体在机械力作用下的分离和分散，使分散后的颗粒稳定，防止再次团聚；分散2：将颗粒或较小的团聚体在静电斥力、空间位阻斥力作用下来屏蔽范德华力、使颗粒不在聚集，维持悬浮颗粒的均匀分布，提高浆料的稳定性。
[0025]本专利技术解决PVDF在使用过程中凝胶快，过筛能力弱，影响涂布加工使用等问题，本专利技术提供的一种正极浆料及其制备方法，能够延迟或解决正极浆料凝胶问题的方法，使正极浆料能够在较长时间内保持稳定不凝胶，顺利过筛，成功涂布应用，降低材料成本，缓解供应紧张问题。本专利技术通过让正极与混合PVDF搭配，并且控制搅拌工艺和出货粘度，得到出货浆料粘度适当，具有分散性好，过筛较好，在较长时间内保持浆料稳定的正极浆料。
[0026]与现有技术相比，本专利技术采用两种PVDF粘结剂搭配使用，搅拌工艺在传统干法搅拌基础上进一步优化，在干法的基础上增加了一步预分散和两步高低速分散配合，控制预分散和低速分散浆料状态，控制出货粘度，不仅能提高锂离子电池正极浆料分散均匀性能，同时能保证浆料稳定性有很大改善。本专利技术工艺路线简单易实施，延迟或解决了包含六氟丙烯基团、氟酯类基团或MMA单体一种或几种的改性官能团的PVDF使用中与正极主材相互作用导致的凝胶问题，同时保证了浆料具有较长时间的稳定性，适中的粘度，解决了浆料出货过筛能力弱、易沉降堵塞滤芯，涂布麻点等问题。同时缓解了进口原材料供应紧张，降低了成本。
附图说明
[0027]图1为实施例1的浆料静置为42h过程黏度变化；
[0028]图2为实施例1的浆料静置42h后的状态；
[0029]图3为本专利技术工艺流程示意图；
[0030]图4为实施例2浆料静置为48h过程黏度变化；
[0031]图5为实施例2的浆料静置48h后的状态；
[0032]图6为实施例3浆料静置为48h过程黏度变化；
[0033]图7为实施例3的浆料静置48h后的状态；
[0034]图8为实施例4浆料静置为48h过程黏度变化；
[0035]图9为实施例4的浆料静置48h后的状态；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.锂离子电池正极浆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)将正极活性物质、导电碳和粘结剂进行搅拌混合；2)向步骤1)制备的混合粉体中加入溶剂，使其固含量为70
‑
75wt％，进行搅拌预分散；3)再加入溶剂，使其固含量为60
‑
70wt％，进行搅拌分散；4)再加入溶剂，使其固含量为53
‑
67wt％，进行搅拌分散；5)进行脱泡。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中正极活性物质、导电碳和粘结剂粉体的质量比为95
‑
98：1
‑
3：1
‑
3。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为聚偏氟乙烯，由PVDF1和PVDF2组成，所述PVDF1为包含六氟丙烯基团、氟酯类基团或MMA单体一种或几种的改性官能团的PVDF，粒径D
50
在105
‑
130μm；所述PVDF2是粒径D
50
＜15μm，仅含有
‑
CF2和
‑
CH2峰的PVDF。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂中，PVDF1的质量百分比为10
‑
50％；所述PVDF2质量百...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯艳，张黎，蔡小平，张文衡，晏子聪，窦元运，
申请(专利权)人：芜湖天弋能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：