锂电池水系正极浆料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开一种锂电池水系正极浆料的制备方法，该方法选用锰酸锂或镍钴锰酸锂材料为正极活性物质，SP和KS?6的混合物为导电剂，SBR或LA133为水性粘结剂，去离子水为溶剂；该浆料稳定性优异，加工性能良好，极片粘结力强，且大大降低了生产成本，及对环境的污染和人体健康的损害。
【专利说明】
锂电池水系正极浆料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂电池水系正极浆料的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 锂离子电池具有高电压、高能量、循环寿命长和无记忆效应等优点，被视作绿色高 能电池首选，已在3C产品中广泛应用，在新能源汽车(包括纯电动、混合动力等）、电动自行 车及其它电动代步工具等领域也逐步得到应用推广。锂离子电池性能的优劣将直接影响电 动汽车及储能产业的应用推广和快速发展。
[0003] 正极材料是决定锂离子电池性能的关键因素之一，但目前正极浆料多采用以匪P (N-甲基吡咯烷酮)为有机溶剂的油系体系，该溶剂使用量大，回收难，使用成本高，对生态 环境污染大，对生产操作工人的身体健康也有影响。因此，开发一种性能优异的水系正极浆 料具有非常重要的实际意义。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种锂电池水性正极浆料的制备方法，该方法能有效解决油 系正极浆料所存在的不足和问题。
[0005] 本发明的技术方案为： 本发明包括以下步骤： A在真空搅拌机中加入去离子水，再加入粘结剂，所述去离子水和所述粘结剂的质量比 为1~5:1，所述真空搅拌机以公转方式低速搅拌lOmin后，以自转方式进行真空中速搅拌 30min后得胶液； B在所述胶液中加入导电剂，所述胶液和所述导电剂的质量比为10~15:1，所述真空搅 拌机以公转方式低速搅拌lOmin，确保所述导电剂的固体粉末全部被浸润，所述真空搅拌机 以自转方式进行真空中速搅拌30min后高速搅拌1-2h; C在所述胶液中加入总量50%的正极活性物质，所述真空搅拌机以公转方式低速搅拌 lOmin，确保所述正极活性物质的固体粉末全部被浸润，所述真空搅拌机以自转方式进行真 空中速搅拌30min后高速搅拌lh; D所述胶液中加入剩余的所述正极活性物质，所述真空搅拌机以公转方式低速搅拌 lOmin，确保所述正极活性物质的固体粉末全部被浸润，所述真空搅拌机以自转方式进行真 空中速搅拌30min后高速搅拌2h; E对所述胶液进行浆料粘度测试，通过加入所述去离子水对所述胶液的粘度值控制在 3000-6000cp之间，，所述真空搅拌机以中速搅拌30min，使粘度值达到要求； F对所述胶液进行过筛出料得到浆料。
[0006] -种锂电池水系正极浆料的制备方法，其特征在于:包括以下步骤： a在真空搅拌机中加入去离子水，再加入增稠剂，所述去离子水和所述增稠剂的质量比 为40~110:1，所述真空搅拌机以公转方式低速搅拌lOmin后，以自转方式进行真空中速搅 拌30min后高速搅拌2h; b在所述胶液中加入导电剂，所述胶液和所述导电剂的质量比为10~25:1，所述真空搅 拌机以公转方式低速搅拌lOmin，确保所述导电剂的固体粉末全部被浸润，所述真空搅拌机 以自转方式进行真空中速搅拌30min后高速搅拌1-2h; c在所述胶液中加入总量50%的正极活性物质，所述真空搅拌机以公转方式低速搅拌 lOmin，确保所述正极活性物质的固体粉末全部被浸润，所述真空搅拌机以自转方式进行真 空中速搅拌30min后高速搅拌lh; d所述胶液中加入剩余的所述正极活性物质，所述真空搅拌机以公转方式低速搅拌 lOmin，确保所述正极活性物质的固体粉末全部被浸润，所述真空搅拌机以自转方式进行真 空中速搅拌30min后高速搅拌2h; e对所述胶液进行浆料粘度测试，通过加入所述去离子水对所述胶液的粘度值控制在 3000-6000cp之间，，所述真空搅拌机以中速搅拌30min，使粘度值达到要求； f在所述胶液中加入SBR粘结剂，低速搅拌30min后过筛出料。
[0007] 具体地，所述正极活性物质为锰酸锂或镍钴锰酸锂，所述正极活性物质的质量含 量比为85~95%; 具体地，所述粘结剂为LA133或SBR，增稠剂为CMC，质量比含量为2%~8%，LA133的主要 成分为丙烯酸多元共聚物，固含量15%，SBR的主要成分为丁苯橡胶，固含量40%，CMC固含量 为91%。
[0008] 具体地，所述导电剂为SP和KS-6的混合物，所述SP和所述KS-6质量比含量分别为1 ~5:1〇
[0009] 具体地，所述浆料的固含量为45%~65%; 具体地，所述胶液在搅拌时反应温度不超过45°C，搅拌时胶液温度会上升，搅拌有利于 胶液温度散热。
[0010]具体地，所述真空搅拌机的真空度大于-0.095MPa。
[0011]具体地，所述低速搅拌的速度为公转10~15Hz，自转Orpm;中速搅拌的速度为公转 20~30Hz，自转1000~2000rpm;高速搅拌的速度为公转40~50Hz，自转3000~4000rpm。
[0012] 本发明采用去离子水做为正极浆料的溶剂，及水性粘结剂，大大降低了锂电池的 生产成本，降低了对操作人员以及环境的污染，且浆料性能稳定、优异。
【具体实施方式】
[0013] 下面通过【具体实施方式】对本发明做进一步详细的说明。
[0014] 实施例1 本实施例水系正极浆料的具体配制过程如下： a在真空搅拌机中加入1600g去离子水，然后加入36g增稠剂CMC，以公转10Hz搅拌 lOmin，然后刮料，以公转20Hz，自转lOOOrpm真空搅拌30min ;然后再以公转40Hz，自转 3500rpm 揽摔 2h; b加入导电剂，98gSP和33gKS-6,以公转10Hz搅拌lOmin，然后刮料，以公转20Hz，自转 lOOOrpm真空搅拌30min;然后再以公转40Hz，自转3500rpm搅拌2h;. C加入1500g锰酸锂正极活性物质，以公转10Hz搅拌lOmin，然后刮料，以公转20Hz，自转 lOOOrpm真空搅拌30min;然后再以公转40Hz，自转3500rpm搅拌lh; d再加入1500g锰酸锂正极活性物质，以公转10Hz搅拌lOmin，然后刮料，以公转20Hz，自 转lOOOrpm真空搅拌30min;然后再以公转40Hz，自转3500rpm搅拌2h; e加入770g去离子水，以公转25Hz，自转1500rpm真空搅拌30min; f加入245g粘结剂SBR，以公转15Hz，自转500rpm真空搅拌30min，然后浆料过100目筛， 出料。
[0015] 实施例2 本实施例水系正极浆料的具体配制过程如下： A在真空搅拌机中加入835g去离子水，然后加入645g粘结剂LA133N，以公转10Hz搅拌 lOmin，然后以公转20Hz，自转lOOOrpm真空搅拌30min; B加入导电剂，97gSP和32gKS-6,以公转10Hz搅拌lOmin，然后刮料，以公转20Hz，自转 lOOOrpm真空搅拌30min;然后再以公转40Hz，自转3500rpm搅拌2h; C加入1500g锰酸锂正极活性物质，以公转10Hz搅拌lOmin，然后刮料，以公转20Hz，自转 lOOOrpm真空搅拌30min;然后再以公转40Hz，自转3500rpm搅拌lh; D再加入1500g锰酸锂正极活性物质，以公转10Hz搅拌lOmin，然后刮料，以公转20Hz，自 转lOOOrpm真空搅拌30min;然后再以公转40Hz，自转3500rpm搅拌2h; E加入770g去离子水，以公转25Hz，自转1500rpm真空搅拌30min; F浆料过100目筛，出料。
[0016] 对比例1 将实施例2中粘结剂LA133的加入量变为870g，其余步骤与实施例2相同。
[0017] 对比例2 将实施例2中粘结剂LA133的加入量变为llOOg，其余步骤与实施例2相同。
[0018] 对比例3 将实施例2中正极活性物质换成镍钴锰酸锂，其余步骤与实施例2相同。
[0019] 将以上实施例与对比例制备的正极浆料进行涂布、辊压，测试其极片性能及浆料 性能。
[0020] 表1实施例与对比例浆料及极片性能测试结果
从表1中可以看出采用LA133做为粘结剂的浆料固含量更高，稳定性更好，极片的粘结 力也更强;且LA133添加量的增加没有明显改善浆料的性能及极片的粘结力，且浆料粘度较 高，不利于后续加工，故采用实施例2中LA133的添加量较为适宜;锰酸锂浆料的稳定性优于 镍钴锰酸锂浆料。
[0021]以上实施方式仅仅是说明本发明的示例性实施方式，，但其并不仅仅限于说明书 和实施方式中所列运用，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改和改进，因 此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，这些修改和改进也视为本发明的保 护范围。
【主权项】
1. 一种锂电池水系正极浆料的制备方法，其特征在于:包括以下步骤： A在真空搅拌机中加入去离子水，再加入粘结剂，所述去离子水和所述粘结剂的质量比 为1~5:1，所述真空搅拌机以公转方式低速搅拌lOmin后，以自转方式进行真空中速搅拌 30min后得胶液； B在所述胶液中加入导电剂，所述胶液和所述导电剂的质量比为10~15:1，所述真空搅 拌机以公转方式低速搅拌lOmin，确保所述导电剂的固体粉末全部被浸润，所述真空搅拌机 以自转方式进行真空中速搅拌30min后高速搅拌1-2h; C在所述胶液中加入总量50%的正极活性物质，所述真空搅拌机以公转方式低速搅拌 lOmin，确保所述正极活性物质的固体粉末全部被浸润，所述真空搅拌机以自转方式进行真 空中速搅拌30min后高速搅拌lh; D所述胶液中加入剩余的所述正极活性物质，所述真空搅拌机以公转方式低速搅拌 lOmin，确保所述正极活性物质的固体粉末全部被浸润，所述真空搅拌机以自转方式进行真 空中速搅拌30min后高速搅拌2h; E对所述胶液进行浆料粘度测试，通过加入所述去离子水对所述胶液的粘度值控制在 3000-6000cp之间，，所述真空搅拌机以中速搅拌30min，使粘度值达到要求； F对所述胶液进行过筛出料得到浆料。2. -种锂电池水系正极浆料的制备方法，其特征在于:包括以下步骤： a在真空搅拌机中加入去离子水，再加入增稠剂，所述去离子水和所述增稠剂的质量比 为40~110:1，所述真空搅拌机以公转方式低速搅拌lOmin后，以自转方式进行真空中速搅 拌30min后高速搅拌2h; b在所述胶液中加入导电剂，所述胶液和所述导电剂的质量比为10~25:1，所述真空搅 拌机以公转方式低速搅拌lOmin，确保所述导电剂的固体粉末全部被浸润，所述真空搅拌机 以自转方式进行真空中速搅拌30min后高速搅拌1-2h; c在所述胶液中加入总量50%的正极活性物质，所述真空搅拌机以公转方式低速搅拌 lOmin，确保所述正极活性物质的固体粉末全部被浸润，所述真空搅拌机以自转方式进行真 空中速搅拌30min后高速搅拌lh; d所述胶液中加入剩余的所述正极活性物质，所述真空搅拌机以公转方式低速搅拌 lOmin，确保所述正极活性物质的固体粉末全部被浸润，所述真空搅拌机以自转方式进行真 空中速搅拌30min后高速搅拌2h; e对所述胶液进行浆料粘度测试，通过加入所述去离子水对所述胶液的粘度值控制在 3000-6000cp之间，，所述真空搅拌机以中速搅拌30min，使粘度值达到要求； f在所述胶液中加入SBR粘结剂，低速搅拌30min后过筛出料。3. 如权利要求1所述锂电池正极浆料的制备方法，其特征在于:所述正极活性物质为锰 酸锂或镍钴锰酸锂，所述正极活性物质的质量含量比为85~95%。4. 如权利要求1所述锂电池正极浆料的制备方法，其特征在于:所述粘结剂为LA133或 SBR，增稠剂为CMC，质量比含量为2%~8%，LA133的主要成分为丙烯酸多元共聚物，固含量 15%，SBR的主要成分为丁苯橡胶，固含量40%，CMC固含量为91%。5. 如权利要求1所述锂电池正极浆料的制备方法，其特征在于:所述导电剂为SP和KS-6 的混合物，所述SP和所述KS-6质量比含量分别为1~5:1。6. 如权利要求1所述锂电池正极浆料的制备方法，其特征在于：所述浆料的固含量为 45%~65%。7. 如权利要求1所述锂电池正极浆料的制备方法，其特征在于:所述胶液在搅拌时反应 温度不超过45 °C。8. 如权利要求1所述锂电池正极浆料的制备方法，其特征在于:所述真空搅拌机的真空 度大于 _〇.〇95MPa。9. 如权利要求1所述锂电池正极浆料的制备方法，其特征在于:所述低速搅拌的速度为 公转10~15Hz，自转Orpm;中速搅拌的速度为公转20~30Hz，自转1000~2000rpm;高速搅拌 的速度为公转40~50Hz，自转3000~4000rpm。
【文档编号】H01M4/525GK106025268SQ201610552948
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月14日
【发明人】王闰冬, 袁万颂
【申请人】厦门日臻动力电源科技有限公司