[发明专利]一种钛酸锂电池负极浆料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池制浆技术领域，具体涉及一种钛酸锂电池负极浆料的制备方法。

背景技术

目前商品化的动力锂离子电池大多采用石墨化碳材料负极；石墨化碳材料嵌锂后，电极的电位与金属锂的电位很接近；当电池过充时，碳电极表面易析出金属锂，金属锂与电解液 反应产生可燃气体混合物，因而给电池造成很大的安全隐患。同时，石墨化碳材料电极还存在电解液的共嵌入问题，这也影响了电极的循环稳定性。因此，目前动力电池的循环寿命、安全性等方面尚需大幅提升。

钛酸锂的对锂电位为1.55V，嵌锂时不会产生金属锂沉积和形成枝晶问题；其在锂的嵌入或脱出过程中，晶型不发生变化（“零应变材料”），从而能够避免充放电循环中由于电极材料的膨胀和收缩而导致结构的破坏，大大提高电极的循环性能和使用寿命（远长于碳负极）。另外，钛酸锂的锂离子扩散系数比碳负极材料的扩散系数大一个数量级，使得电池可以实现快速充放电。 因此钛酸锂电池作为动力锂离子电池有着巨大的研究价值和商业应用前景。 鉴于此，国外早在20 世纪末就开始开展钛酸锂电池的研究。

钛酸锂粒度较小、密度较小；在制浆时一次性加入钛酸锂，不同种类的固体粉料之间分散性不好、不易搅拌均匀、且会造成温升较大，影响浆料的均匀性。另外，固体粉料之间容易发生团聚，从而使浆料中含有粒径较大的颗粒。总之，现有钛酸锂电池负极浆料制备方法，存在电池的倍率性能、能量密度低的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能改善钛酸锂电池倍率性能和能量密度的钛酸锂电池负极浆料制备方法。

技术方案

一种钛酸锂电池负极浆料的制备方法，包括以下步骤：

（1）烘烤：将包含负极活性物质的固态原料进行真空烘烤，烘烤至含水量0.01wt％以下；

（2）干混：将烘烤后的原料进行真空干混，得干粉；真空度≤0.65MPa；

（3）混泥：在真空条件下，干粉与溶剂混合形成硬泥状混合物；真空度≤0.65MPa；

（4）润湿混合：在真空条件下，硬泥状混合物与溶剂混合、或硬泥状混合物与溶剂及液体导电剂混合，形成软泥状混合物；真空度≤0.65MPa；

（5）混合分散：在真空条件下，软泥状混合物与溶剂混合，得到钛酸锂负极浆料；真空度≤0.08Mpa；

所述负极活性物质含有纳米钛酸锂。

上述制备方法：

步骤1中，如果烘烤后的原料的含水量没有降低至0.01wt％以下；则会造成胶体凝胶。

步骤2中，干混的目的在于使固体类物质充分均匀的混合；真空的目的在于排除颗粒之间的空气，有利于涂布的稳定性和极片的平滑。如果真空度过低则不能将颗粒之间的空气排除，不利于涂布的稳定性和极片的平滑；所以，本发明限定真空度≤0.65MPa。如果真空度过高则会将原料抽出，优选的，真空度≥0.45MPa。干混时间、干混温度，本领域技术人员可以根据原料的选择及用量等自行调整；本发明中，干混时间为30-100min，干混温度为25-45℃。

步骤3中，混泥的目的是克服液体浆料中固体物质之间由于密度不同而产生的分层现象，使各种物质产生相互作用，形成均匀一致的稳定的混合体。如果真空度过低（大于0.65MPa），气泡会影响浆料的均匀性；所以，本发明限定真空度≤0.65MPa。如果真空度过高则会将原料抽出，优选的，真空度≥0.45MPa。混泥时间、混泥温度，本领域技术人员可以根据原料的选择及用量等自行调整；本发明中，混泥时间为50-100min，混泥温度为35-55℃。

步骤4中，润湿混合的目的在于，进一步巩固步骤3的作用，方便步骤5的加工，承上启下。如果真空度过低（大于0.65MPa），气泡排不出，气泡会影响浆料的均匀性；所以，本发明限定真空度≤0.65MPa。如果真空度过高则会将原料抽出，所以，优选的，真空度≥0.45MPa。润湿混合时间、润湿混合温度，本领域技术人员可以根据原料的选择及用量等自行调整；本发明中，润湿混合时间为60-120min，润湿混合温度为35-55℃。

步骤5中，混合分散的作用：形成稳定的浆体，同时具良好的加工性（有利于涂布）。如果真空度过低（大于0.08Mpa）气泡排不出去，影响浆料涂布；所以，本发明限定真空度≤0.08Mpa。混合分散时间、混合分散温度，本领域技术人员可以根据原料的选择及用量等自行调整；本发明中，混合分散时间为60-180min，混合分散温度为25-55℃。