【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池，具体涉及一种负极浆料的匀浆方法，以及由该方法制得的负极浆料。
技术介绍
1、随着经济社会的发展和进步，人类对可持续能源的需求更加迫切，正积极研发绿色清洁能源来替代化石燃料。近年来，锂离子电池因其具有体积小、能量密度高、循环寿命长、无记忆效应以及环境污染小等特点，快速占领了电池市场，已被广泛应用于各个领域，如航空航天、新能源汽车、电子产品以及太阳能、风能等清洁电能的储存。
2、锂离子电池极片的制造属于高精度制造范畴，其主要加工工序为：匀浆、涂布、烘干、辊压、收卷。锂离子电池负极浆料由多种不同密度和粒径的材料组成，是固－液两相混合分散而成的非牛顿流体，属于悬浮液体系。不稳定的悬浮液在静止状态下容易发生絮凝，并因重力作用而很快分层。分散均匀不好的负极浆料会影响电池的加工性能、生产效率和良品率，并在很大程度上缩短电池的循环寿命，导致一致性变差。因此，匀浆工艺在锂离子电池的整个生产工艺中影响占比最大，是影响电池性能以及续航能力的核心环节。
3、目前，锂离子电池正负极浆料的匀浆工艺一般采用湿法匀浆工艺或干法匀浆工艺。湿法匀浆工艺中，通常先制备大量胶液，然后取适量制备好的胶液加入至匀浆罐中，再加入导电剂、负极活性主材、溶剂进行搅拌分散，搅拌均匀、分散至一定粘度、细度后，将添加剂加入至浆料中，从而制得负极浆料。如cn 117358078 a公开了一种负极浆料的湿法匀浆工艺，具体包括：先将羧甲基纤维素钠(cmc)溶于去离子水中制备cmc胶液备用，然后将cmc胶液与水性胶和去离子水混合制成第一混合液
4、因此，改进锂离子电池负极浆料匀浆处理的工艺，对于提高负极浆料生产效率、优化锂离子电池性能，具有积极的意义。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中负极浆料匀浆工艺存在操作复杂、耗时长的问题，本专利技术提供了一种高效负极浆料匀浆方法。本专利技术采用干法匀浆工艺，取消了传统技术中制备cmc胶液这一预处理操作，大幅缩短了匀浆时间，提高了生产效率。同时，对于这一操作，本专利技术还对匀浆工艺中添加剂的添加顺序进行了针对性的改进，有效解决了负极浆料在涂布及辊压工序中烤裂、掉粉、漏箔等问题，改善了极片的柔韧性，进一步提升了卷绕工序的合格率，且降低了负极极片的反弹率以及电芯厚度，提高其电芯能量密度以及循环性能。
2、本专利技术采用的技术方案是：一种负极浆料的匀浆方法，包括以下步骤：
3、步骤一：将羧甲基纤维素钠、活性物质、导电剂混合后分散30～90min，得到混合干粉；将水性胶与去离子水混合，得到第一混合液；
4、步骤二：在真空度≤-85kpa下，将步骤一制得的混合干粉与第一混合液混合后分散，制得第一浆料；
5、步骤三：将水性胶与去离子水混合均匀后分散，得到第二混合液；在真空度≤-85kpa下，将制得的第二混合液、步骤二制得的第一浆料、n-甲基吡咯烷酮混合后分散80～120min，制得第二浆料；
6、步骤四：在真空度≤-85kpa下，将步骤三制得的第二浆料、去离子水、丁苯橡胶混合后构成混合浆料，将混合浆料分散40～80min，制得负极浆料。
7、为解决湿法匀浆过程中因预先制备cmc胶液以及为提高活性物质分散效果而导致的匀浆过程耗时长的问题，本专利技术采用了干法匀浆工艺，节约了cmc胶液制备所需的4～4.5h，并将后续匀浆过程从260min缩短至230min，使得整个负极匀浆工艺流程时长缩短了近5h。具体地，该方法是将羧甲基纤维素钠(即cmc粉料)、活性物质、导电剂直接进行干混，再将制得的混合干粉与水性胶、去离子水、添加剂等物质进行混合匀浆，制得负极浆料；其中，所述的添加剂包括n-甲基吡咯烷酮(nmp)，丁苯橡胶(sbr)。进一步地，本专利技术还针对干法匀浆工艺对添加剂的添加顺序进行了适应性调整，使得添加剂在浆料中分散更加均匀，以提高涂布时极片的柔韧性，增强负极极片的综合性能。在负极水性浆料体系中，由于活性物质和导电剂都具有表面疏水性以及非极性，若不使用添加剂，则其在水中极易发生聚集不能分散，从而影响锂离子电池的性能。因此，在本专利技术上述技术方案中，将具有粘结性的cmc与sbr在浆料中进行配合使用。其中，cmc在此时主要起到对活性物质、导电剂以及sbr的分散作用并且包覆于活性物质表面，而sbr作为粘结剂则是颗粒式地分布于活性物质之间或者铜箔表面并起到了桥梁作用，形成的连接力将活性物质进行粘结，起到了较强的粘结作用。本专利技术还采用了nmp作为增塑剂，其作为有机溶剂可使浆料表看来更为光滑，增加涂布时加负箔表面张力及极片的柔韧性，减少裂纹和掉粉情况的发生，且在涂布烘烤阶段能够以稳定的速度有规律性地挥发，避免拉浆时的收边现象。然而，专利技术人发现，采用干法匀浆工艺制浆时，将添加剂sbr与nmp同时添加至浆料中进行混合时，极易出现果冻状团聚物且伴有气体产生，使得浆料中存在小气孔。因此，专利技术人对sbr与nmp的添加顺序进行了调整，并优化了nmp加料后的分散转速，同时对sbr加料后的料液温度进行调控，避免在匀浆过程中sbr与nmp发生反应以影响负极浆料的综合性能。对制得的负极浆料进行极片涂布，测试结果表明，该负极浆料在涂布及辊压工序中不会出现烤裂、掉粉、漏箔等情况，且极片的柔韧性也得到了改善，由此进一步提升了卷绕工序的合格率，且降低了负极极片的反弹率以及电芯厚度，对于电芯能量密度以及循环性能的提高具有重要意义。
8、作为优选，所述活性物质为石墨、石油焦、碳纤维、热解树脂中的一种或多种；所述导电剂为炭黑、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种。
9、作为优选，所述水性胶为paa溶液，其固含量为20％。
10、作为优选，所述混合是指以20～30rpm的转速搅拌混合，所述分散是指以500～1200rpm的转速搅拌分散。
11、作为优选，步骤一中，所述羧甲基纤维素钠、活性物质、导电剂的质量比为(15～20):(8～10):(560～600)。
12、作为优选，步骤一中，所述水性胶与去离子水的质量比为(35～40):(220～230)。
13、作为优选，步骤二中，所述混合干粉与第一混合液的质量比为(2～2.5):1。
14、作为优选，步骤三中，所述水性胶与去离子水的质量比为(35～40):(80～90)。
15、作为优选，步骤三中，所述第一浆料、n-甲基吡咯烷的质量比为(990～1000):(5～7)。
16、作为优选，步骤三中，所述第二混合液、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种负极浆料的匀浆方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合是指以20～30rpm的转速搅拌混合，所述分散是指以500～1200rpm的转速搅拌分散。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一中，所述羧甲基纤维素钠、活性物质、导电剂的质量比为(15～20):(8～10):(560～600)。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一中，所述水性胶与去离子水的质量比为(35～40):(220～230)；和/或，步骤三中，所述水性胶与去离子水的质量比为(35～40):(80～90)。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤三中，所述第一浆料、N-甲基吡咯烷的质量比为(990～1000):(5～7)。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤三中，所述第二混合液、第一浆料、N-甲基吡咯烷酮混合后是以1000～1200rpm的转速进行搅拌分散的。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤四中，所述去离子水与丁苯橡胶的质量比为(100～110):(3
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤四中，所述混合浆料的料液温度不大于35℃。
9.一种负极浆料，其特征在于，通过权利要求1～8任一所述方法制得。
10.一种负极极片，其特征在于，包括如权利要求9所述的负极浆料。
...【技术特征摘要】
1.一种负极浆料的匀浆方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合是指以20～30rpm的转速搅拌混合，所述分散是指以500～1200rpm的转速搅拌分散。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一中，所述羧甲基纤维素钠、活性物质、导电剂的质量比为(15～20):(8～10):(560～600)。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一中，所述水性胶与去离子水的质量比为(35～40):(220～230)；和/或，步骤三中，所述水性胶与去离子水的质量比为(35～40):(80～90)。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：金健，王凯彬，顾志明，吴浩，孙金龙，郏站起，白雪，胡萌，朱海亮，
申请(专利权)人：天能新能源湖州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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