一种正极浆料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种正极浆料及其制备方法和应用。所述制备方法包括以下步骤：(1)将粘结剂、正极活性物质、导电剂和溶剂混合，得到第一固含量的正极浆料；(2)将正极活性物质和溶剂加入步骤(1)中的第一固含量的正极浆料中混合，得到第二固含量的正极浆料；(3)将溶剂加入步骤(2)的第二固含量的正极浆料中混合，得到第三固含量的正极浆料；其中，第二固含量与第一固含量的差值≥13.5％，所述三固含量为58～63％。本发明专利技术通过改变正极浆料制备过程中的固含量，稳定了正极浆料粘度，解决了产线频繁调整导致粘度及浆料粘度波动较大的异常，使得正极浆料颗粒之间致密性提高，正极浆料的电性能提高。提高。提高。

【技术实现步骤摘要】
一种正极浆料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种正极浆料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池电极的制备过程包括匀浆、涂布、辊压、裁片以及焊极耳等工序，电极浆料的制备是锂离子电池生产环节的关键工序，电极浆料的性能对锂离子电池的性能有着重要的影响。电极浆料各组分的分散均匀性，直接影响极片的加工性能，其中混料工艺在锂离子电池的整个生产工艺中，对产品品质的影响度大于30％，是整个生产工艺中最重要的环节。传统的合浆工艺所配出来的浆料分散效果和一致性差，并且合浆过程一直通循环冷却水降温，能耗高。因此，目前的锂离子电池正极浆料的匀浆方法为了避免发生团聚问题，会采用提高搅拌速度，增大剪切力的方式进行搅拌分散，然而，过高的搅拌速度容易导致胶黏剂等物质的长链断裂，从而导致正极浆料的粘度下降或者不稳定，没办法与集流体粘接形成达到较好的涂覆效果，并且容易导致正极浆料的固含量不稳定，使极片表面有颗粒和界面差。
[0003]配料工序是制作锂离子电池的第一道关键工序，配料方法一般情况下分为干法和湿法，由于干法配料工艺节约配料时间且所制得浆料的均匀性更好，进而大多数锂离子电池企业采用此工艺配料，且以固含量或重量百分比来决定所需溶剂的量，以此溶剂量为结点配置浆料。然而当我们仅仅以固含量或重量百分比为依据时，实际浆料的分散效果不理想，且浆料的粘度波动很大，不能满足涂布需求，甚至导致浆料报废。
[0004]CN108305987A公开了一种锂离子电池负极浆料的配料工艺、锂离子电池负极片及锂离子电池。所述锂离子电池负极浆料的配料工艺，包括以下步骤：(a)将负极活性物质、导电助剂、分散剂和增稠剂进行干混，得到混合粉料；(b)加入溶剂，混匀，得到固含量为67wt％～69wt％的初级浆料；(c)再加入溶剂，混匀，得到固含量为58wt％～62wt％的次级浆料；(d)再加入溶剂，混匀，得到固含量为54wt％～56wt％的三级浆料；(e)将粘结剂加入到三级浆料中，混匀，得到锂离子电池负极浆料。所述工艺简单、易操作，但其也存在较大的缺陷：一、不同物质的颗粒形貌、颗粒大小、颗粒粒径分布、颗粒体积分数，以及衡量体系内部颗粒带电荷量参数的zeta电位等存在较大差异，仅仅采用固含量为结点比较模糊，不准确。而且粉体的润湿是工艺的核心步骤，润湿过程是指干燥固体颗粒表面包覆一层溶剂分子，溶剂分子再渗入颗粒与颗粒之间的空隙，最后充满这个空隙，因此，溶剂的量存在一个临界点。若溶剂量偏少，不足以润湿全部粉料，那么干粉必然成团，后续想将其打开有一定难度，同时，浆料会沿着双行星搅拌机的搅拌杆向上移动，直至搅拌罐的顶部，即“爬杆”现象，导致搅拌效果较差；若溶剂量偏多，浆料很容易流动，搅拌桨的剪切力作用效果减小，而且捏合搅拌也起不到捏合力粉碎团聚的作用，实际浆料的分散效果不理想。二、实际生产过程中，最终制得悬浮液浆料的粘度参数是我们判断此浆料是否可以进行涂布的重要指标，当我们仅仅以固含量为依据时，浆料的粘度波动很大，不能满足涂布需求，甚至导致浆料报废。
[0005]CN102145329A公开了一种锂离子电池电极浆料的合浆工艺，其在搅拌过程中采用超声分散对浆料进行二次分散，此法虽然有利于纳米活性物质分散，但此类分散浆料稳定性差，易发生沉淀以及二次团聚，超声振子长时间使用后能量不稳定，导致分散工艺不稳定，浆料一致性差。
[0006]上述文献中关注到了浆料的匀浆制备过程以及单纯的以溶剂来调整固含量进而调整浆料粘度一致性的方向，而未关注到针对主粉料来料批次以及其他添加剂的波动导致的浆料粘度波动较大，影响了浆料粘度一致性的问题。
[0007]因此，如何稳定正极浆料的粘度，进而提升正极浆料的一致性，是急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种正极浆料及其制备方法和应用。本专利技术通过改变正极浆料制备过程中的固含量，稳定了正极浆料粘度，提升了浆料的粘度一致性使得正极浆料颗粒之间致密性提高，正极浆料的电性能提高，还解决了产线频繁调整导致的浆料粘度波动较大的问题。
[0009]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种正极浆料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0011](1)将粘结剂、正极活性物质、导电剂和溶剂混合，得到第一固含量的正极浆料；
[0012](2)将正极活性物质和溶剂加入步骤(1)中的第一固含量的正极浆料中混合，得到第二固含量的正极浆料；
[0013](3)将溶剂加入步骤(2)的第二固含量的正极浆料中混合，得到第三固含量的正极浆料；
[0014]其中，第二固含量与第一固含量的差值≥13.5％，例如13.5％、13.6％、13.7％、13.8％、13.9％、14％、14.5％、15％、15.5％、16％、16.5％或17％等，所述第三固含量为58～63％，例如58％、58.5％、59％、59.5％、60％、60.5％、61％、61.5％、62％、62.5％或63％等。
[0015]本专利技术中，步骤(1)和步骤(2)中的正极活性物质保持一致，且为常规技术选择，例如磷酸铁锂材料、镍钴锰材料或镍锰材料等；导电剂、粘结剂和溶剂均为常规技术选择。
[0016]本专利技术通过改变正极浆料制备过程中的固含量，稳定了正极浆料粘度，使得正极浆料颗粒之间致密性提高，正极浆料的电性能提高，还解决了产线频繁调整导致的浆料粘度波动较大的问题。
[0017]本专利技术中，通过步骤(1)和步骤(2)固含量的调整实现了浆料粘度一致性的提高，且涂布烘烤后极片中正极活性物质颗粒分布较均匀，进而提高了电芯的电性能发挥，本专利技术中，调整步骤(1)中第一固含量后，不进行第二固含量的调整，直接得到最终固含量的正极浆料，则会影响浆料中正极活性物质分布不均，出现部分颗粒团聚现象，从而影响电性能发挥，而如果只得到步骤(2)中第二固含量，不进行步骤(1)中第一固含量的调控，则不能实现粉料中的小颗粒均匀地分散在浆料中，第二固含量高的情况下，部分小颗粒填充于大颗粒间隙，部分小颗粒填充于第一固含量中剩余的间隙的目的，可能会存在填充不充分，导致大颗粒空隙内流动溶剂较多，造成粘度不稳定且颗粒分布不均的现象。
[0018]本专利技术中，第二固含量与第一固含量的差值小于13.5％，即第二固含量更加接近第一固含量，会出现低固含量浆料粘度波动大、高固含量设备异常，且固含量接近不能形成两次大小颗粒填充互补原则，易形成不同程度的团聚及分散不均等问题。
[0019]优选地，步骤(1)所述第一固含量的范围为57～60％，例如57％、57.02％、57.3％、57.5％、57.8％、58％、58.3％、58.5％、58.8％、59％、59.3％、59.5％、59.8％或60％等。
[0020]优选地，步骤(2)所述第二固含量的范围为70～75％，例如70％、70.3％、70.5％、70.8％、71％、71.3％、71.5％、71.8％、72％、72.3％、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种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)将粘结剂、正极活性物质、导电剂和溶剂混合，得到第一固含量的正极浆料；(2)将正极活性物质和溶剂加入步骤(1)中的第一固含量的正极浆料中混合，得到第二固含量的正极浆料；(3)将溶剂加入步骤(2)的第二固含量的正极浆料中混合，得到第三固含量的正极浆料；其中，第二固含量与第一固含量的差值≥13.5％，所述第三固含量为58～63％。2.根据权利要求1所述的正极浆料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述第一固含量的范围为57～60％。3.根据权利要求1或2所述的正极浆料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述第二固含量的范围为70～75％。4.根据权利要求1
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3任一项所述的正极浆料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述正极活性物质包括大颗粒正极活性物质和小颗粒正极活性物质；优选地，所述大颗粒正极活性物质的中值粒径为4～8μm；优选地，所述小颗粒正极活性物质的中值粒径为0.5～1.5μm。5.根据权利要求1
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4任一项所述的正极浆料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述正极活性物质包括大颗粒正极活性物质和小颗粒正极活性物质。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：卜素芳，邓小辉，徐波，邢军龙，
申请(专利权)人：湖北亿纬动力有限公司，
类型：发明
国别省市：