[发明专利]一种生产线上锂离子电池的负极浆料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种生产线上锂离子电池的负极浆料及其制备方法。

背景技术

由于石油等不可再生资源被广泛使用，能源枯竭和环境保护的问题越来越引起人们重视。为了解决上述问题，以风能、太阳能、潮汐能为代表的新型再生资源逐渐受到研究人员的关注。但是可再生资源普遍具有间歇性，如果不及时储存起来就会消失，从而影响其在实际生产生活中的应用。可充电的二次电池客作为储能设备用于新能源开发和储能工作中，尤其是储存太阳能和风能产生的电量。

锂离子电池作为二次电池的一种，由于其具有体积小、电压高、电压窗口宽、能量密度高、工作寿命长、自放电低且无记忆效应、绿色环保且不含有铅、汞、镉等有毒害物质等诸多优势。正因如此，其目前被广泛应用于便携式电子设备(例如手提电脑、智能手机等)、混合动力交通工具、电动交通工具，甚至在各种军事武器中作为动力源应用于其中。

锂离子电池一般包括正极、隔膜、负极、电解液等组成部分。负极通过活性物质、导电剂、粘结剂、有机溶剂按照特定的比例混合配制，然后涂布在铜箔上而制得。在锂离子电池的生产制作过程中，第一步工序为浆料配制，包括：将负极材料、导电剂、粘结剂、增稠剂以及溶剂按照特定的顺序和特定的比例搅拌混合；常用的增稠剂有：羧甲基纤维素、海藻酸钠等；常用的粘结剂有：聚四氟乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶乳液等；常用的导电剂有：乙炔黑、鳞片石墨、超导炭黑、硬碳、软碳、石墨烯、碳纳米管等；常用的溶剂主要分为油系(例如N-甲基吡咯烷酮)。生产过程中的原料选择、投料的先后顺序、搅拌速度和搅拌时间均影响着浆料配制的好坏，浆料配制的性能好坏直接影响涂布等后续工艺及电池的整体性能，浆料的粘稠度、分散性、导电性将直接影响电池性能的好坏。现有生产线上的锂离子电池负极浆料普遍存在浆料分散性差、颗粒沉淀、粘稠度不合适的缺点，其制备工艺也存在着生产效率低和生产时间长的问题。因此，研发一种可直接应用于生产线上的分散性好、粘稠度适中、导电性能良好的锂离子电池负极浆料及其制备工艺，是近年来本领域技术人员的研究焦点。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种分散性好、粘稠度适中、导电性能良好、低成本和绿色环保的负极浆料及其制备方法，应用于生产线上制备锂离子电池。

本发明的具体技术方案如下：

一种生产线上锂离子电池的负极浆料，其制备原材料包括以下重量组份：

负极活性物质 179份；

导电剂 4份；

聚丙烯酸锂 17份。

优选的，所述负极活性物质选自石墨、硬碳、中间相炭微球、钛酸锂、硅碳负极材料和锡碳复合材料中的一种或多种。

优选的，所述导电剂选自碳黑、导电石墨、石墨烯、碳纳米纤维或碳纳米管。

本发明还提供了一种上述负极浆料的制备方法，包括以下步骤：

a)将所述负极活性物质、导电剂和聚丙烯酸锂在球磨罐中以150～300rpm的转速混合20～30min，得到第一混合物；

b)将所述第一混合物和120～140mL去离子水在700～900rpm下混合0.5～1h，得到第二混合物；

c)将所述第二混合物继续以900～1100rpm混合6～7h，得到所述负极浆料。

优选的，步骤a)所述球磨罐中含规格分别为5mm、10mm和15mm的球磨珠，每种规格球磨珠的数量相同；

每100g所述制备原材料中，每种规格的球磨珠各20～40颗。

更优选的，所述球磨罐和球磨珠的材质均为玛瑙。

综上所述，本发明提供了一种生产线上锂离子电池的负极浆料，包括重量组份：负极活性物质179份、导电剂4份和聚丙烯酸锂17份，本发明采用聚丙烯酸锂作为粘结剂，和传统的聚四氟乙烯粘结剂相比，聚丙烯酸锂具有离子导电性，能整体提高本发明负极浆料的导电性能；本发明的负极浆料采用分段球磨的方法来制备，能使材料得到充分搅拌，从而避免浆料沉淀，大大提高了浆料的分散性能；在制备过程中采用去离子水替代N-甲基吡咯烷酮作为溶剂，一方面可以降低环境污染，一方面可以减小生产成本。因此，本发明提供的负极浆料具有分散性好、粘稠度适中、导电性能良好、低成本和绿色环保的优点，其工艺优化，可广泛应用于生产线上制备锂离子电池，不仅可以提高锂离子电池的生产效率，还可以提高所生产的锂离子电池的整体性能。

附图说明