一种锂离子电池正极匀浆工艺的制作方法

本发明属于电池匀浆工艺，具体涉及一种锂离子电池正极匀浆工艺。

背景技术：

1、锂离子电池具有高能量密度、高电压、高循环和高工作温度等优点，被广泛应用。锂离子电池制备工艺包括匀浆、涂布、辊压、分切、烘烤、组装、注液、化成等工序，其中，匀浆是锂离子电池制备的第一道工序，是将物料从粉体到高粘度、高密度的物料溶解、混合、反应的过程，浆料的分散效果直接影响涂布效果，可见匀浆过程极其重要。

2、目前，锂离子电池匀浆工艺通常采用湿法和干法匀浆工艺。常用的湿法工艺是制备胶液，向胶液中依次加入导电剂、溶剂，分散均匀后加入活性物质主材，分散调粘后得到锂离子电池正极浆料。湿法工艺中浆料始终处于润湿状态，啮合效果不佳，且固含较低。常用的干法工艺是先将活性物质主材、导电剂和粘接剂干粉混合，常压密封搅拌，然后加入适量溶剂润湿，高速分散并稀释调节粘度后得到锂离子电池正极浆料。干法工艺中粘接剂干粉不易分散，对设备剪切力要求较高，设备损耗和生产成本加大。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了提供一种锂离子电池正极匀浆工艺，该工艺改善了干粉不易分散的问题，啮合效果更好，浆料分散更加均匀，易于涂布，设备损耗降低，浆料的稳定性同时得到改善。

2、本发明提供一种锂离子电池正极匀浆工艺，包括以下步骤：

3、步骤一：将粘结剂加入溶剂，制备胶液；

4、步骤二：将正极主材和第一导电剂加入搅拌罐中搅拌分散，得到干混料；

5、步骤三：向步骤二的干混料中加入一部分胶液和溶剂，先常压搅拌，再真空搅拌，刮料，得到浆料一；

6、步骤四：向步骤三的浆料一中加入剩余的胶液，先常压搅拌，再真空搅拌，刮料，得到浆料二；

7、步骤五：向步骤四的浆料二中加入第二导电剂和剩余的溶剂，先常压搅拌，再真空搅拌，分散，得到浆料三，测试粘度、细度；

8、步骤六：向步骤五中的浆料三中加入溶剂，调粘，测试粘度、细度和固含，过筛，得到锂离子电池正极浆料。

9、优选的，所述的步骤一胶液的固含量为5-10％。

10、优选的，所述的步骤一的粘结剂包括聚偏氟乙烯(pvdf)、聚丙烯酸(paa)、聚四氟乙烯(ptfe)、聚乙烯醇(pva)或丙烯腈多元共聚物中的一种或几种混合。

11、优选的，所述的所述溶剂为n-甲基吡咯烷酮(nmp)。

12、优选的，所述的步骤二中的正极主材包括钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸锰铁锂、锰酸锂、锂镍锰氧化物或锂镍钴锰氧化物中的一种或两种以上。

13、优选的，所述的第一导电剂和第二导电剂可以相同也可以不同，包括但不限于炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯及其混合导电浆料中的一种或几种混合。

14、优选的，所述的正极主材、第一导电剂、第二导电剂和粘结剂的质量比为90-98：0.3-1.5：0.3-1.5：0.5-2。

15、优选的，所述搅拌罐中，真空度≤-90kpa，搅拌罐内部温度≤55℃。

16、优选的，所述步骤二中加入的胶液和步骤三中加入胶液的质量比为6:4。

17、优选的，所述的步骤六中调粘所需的溶剂量的计算方法为：

18、所述调粘所需的溶剂量a1、a2、…，降低固含的梯度系数为a，第一次降低固含的梯度系数为a1，第二次降低固含的梯度系数为a2，……第n次降低固含的梯度系数为an。

19、根据以下公式计算：

20、第一次调粘所需的溶剂量a1：

21、a1＝b/(c-a1)-b/c

22、第二次调粘所需的溶剂量a2：

23、a2＝b/(c-a1-a2)-b/c-a1

24、…

25、第n次调粘所需的溶剂量an：

26、an＝b/(c-a1-a2-……-an)-b/c-(a1+a2+…+an-1)

27、所需干粉总重为b，设计理论固含为c，降低固含的梯度系数a＝0.2-3％，a1为第一次降低固含的梯度系数，an为第n次降低固含的梯度系数，a1、a2、……、an取值为a；当步骤五得到的浆料三的粘度不小于200000mpa·s，a≥1.5％，当步骤五粘度或步骤六调粘后浆料粘度为100000-200000mpa·s，a＝1-1.5％；当步骤五粘度或步骤六调粘后浆料粘度为30000-100000mpa·s，a＝0.5-1％；当步骤五粘度或步骤六调粘后浆料粘度为8000-30000mpa·s，a＝0.2-0.5％。

28、本发明的有益效果

29、本发明提出了一种锂离子电池正极匀浆工艺，该工艺是先将正极主材和第一导电剂混合，分批加入胶液和溶剂，比常用的干法匀浆工艺，改善了干粉不易分散的问题；比常用的湿法匀浆工艺，啮合效果更好，浆料分散更加均匀，易于涂布，设备损耗降低，浆料的稳定性同时得到改善。同时分步加入导电剂，保证导电剂与主材混合更加均匀，保证浆料的均匀一致性，提高锂离子电池的一致性。

30、所述的罐内的真空状态可以减少浆料中气体含量，避免后续涂布过程中出现因气泡导致的不良，过筛可以避免后续涂布过程中出现因颗粒导致的不良。分次调粘避免一次性加入溶剂过多导致粘度骤降，浆料稳定性不佳，固含量降低，导致下一个涂布工序中极片较难烘干，设备损耗大，不利于节约成本。

技术特征：

1.一种锂离子电池正极匀浆工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池正极匀浆工艺，其特征在于，所述的步骤一胶液的固含量为5-10％。

3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池正极匀浆工艺，其特征在于，所述的步骤一的粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚丙烯酸、聚四氟乙烯、聚乙烯醇或丙烯腈多元共聚物中的一种或几种混合。

4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池正极匀浆工艺，其特征在于，所述的溶剂为n-甲基吡咯烷酮。

5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池正极匀浆工艺，其特征在于，所述的步骤二中的正极主材包括钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸锰铁锂、锰酸锂、锂镍锰氧化物或锂镍钴锰氧化物中的一种或两种以上。

6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池正极匀浆工艺，其特征在于，所述的第一导电剂和第二导电剂可以相同也可以不同，包括炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯及其混合导电浆料中的一种或几种混合。

7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池正极匀浆工艺，其特征在于，所述的正极主材、第一导电剂、第二导电剂和粘结剂的质量比为90-98：0.3-1.5：0.3-1.5：0.5-2。

8.根据权利要求1所述的一种锂离子电池正极匀浆工艺，其特征在于，所述搅拌罐中，真空度≤-90kpa，搅拌罐内部温度≤55℃。

9.根据权利要求1所述的一种锂离子电池正极匀浆工艺，其特征在于，所述步骤二中加入的胶液和步骤三中加入胶液的质量比为6:4。

10.根据权利要求1所述的一种锂离子电池正极匀浆工艺，其特征在于，所述的步骤六中调粘所需的溶剂量的计算方法为：

技术总结
本发明提供一种锂离子电池正极匀浆工艺，属于电池匀浆工艺技术领域。该方法是将粘结剂加入溶剂，制备胶液；将正极主材和第一导电剂加入搅拌罐中搅拌分散，得到干混料；向干混料中加入一部分胶液和溶剂，先常压搅拌，再真空搅拌，刮料，得到浆料一；向浆料一中加入剩余的胶液，先常压搅拌，再真空搅拌，刮料，得到浆料二；向浆料二中加入第二导电剂和剩余的溶剂，先常压搅拌，再真空搅拌，分散，得到浆料三，测试粘度、细度；向浆料三中加入溶剂，调粘，测试粘度、细度和固含，过筛，得到锂离子电池正极浆料。该工艺改善了干粉不易分散的问题，浆料分散更加均匀，浆料的稳定性同时得到改善，提高锂离子电池的一致性。

技术研发人员：闫小舍,周永涛,杨允杰
受保护的技术使用者：华鼎国联动力电池有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15