[发明专利]一种钛酸锂负极浆料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子动力电池领域，具体涉及改善钛酸锂电极制备过程中的浆料分散性能，提高钛酸锂的电容量。

背景技术

目前，锂离子电池的发展，不仅仅局限于可随身镌带的3C产品，更放眼于军工储能，电动式自行车甚至电动汽车市场。目前大多数常用负极仍为碳负极材料，碳材料存在一些缺点：如析出锂枝晶、首次充放电效率低等。

由于碳材料所存在的安全隐患，钛酸锂与碳负极材料相比,具有更好的电化学性能和安全性：充放电体积变化小，被业内称为“零应变”材料，具有很好的充放电平台，循环性能好；不与电解液反应，不形成SEI膜，首次充放电效率较高，可以达到95%左右；具有嵌锂电位高(1.55Vvs.Li/Li+)，不产生锂晶枝（即不会引起晶枝性短路爆炸），用于动力锂离子电池负极材料有着巨大的商业应用前景，为保障锂电池的安全提供了基础，能够提高电池的循环性能和使用寿命，因而成为当今全球锂电行业研究的重点。

然而，钛酸锂作为一种微米级乃至于纳米级的材料，比表面积大，且pH值较高，容易吸水，实际运用于锂离子电极浆料中，会有凝聚、团聚现象，导致其加工性能极差，极片材料分布不均，严重影响钛酸锂电极材料容量发挥。因此，寻找一种新的钛酸锂负极材料的制浆方法，是目前人们十分关注的问题，本发明的意义在于解决负极混料问题，带来负极混料过程中的质量弊病。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种改善钛酸锂电极浆料分散性能的制备方法，从而改善电极加工性能，提高钛酸锂的电容量。

本发明的技术方案为：一种钛酸锂负极浆料的制备方法，包括如下步骤：

（1）称取负极原料，负极原料的重量组成为：钛酸锂84%-94%、导电剂SUPERP4%-8%、粘结剂PVDF3%-8%，加入负极原料总重量的0.1%-1%的非离子型高分子表面活性剂KD-1，控制对应环境露点；

（2）将步骤（1）得到的物料干混混合搅拌均匀；

（3）加入溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP），溶剂加入量为步骤（2）得到的物料重量的100%-180%，抽真空高速搅拌；

（4）采用筛网对浆料进行过滤，控制环境露点。

进一步地，步骤（1）中负极原料需要抽真空烘烤后计量，抽真空烘烤的参数为：真空度≤-0.085Mpa，温度80-150℃，时间5-12H。

进一步地，步骤（1）中环境露点控制标准为Td≤-10℃。

进一步地，步骤（4）中浆料过滤使用筛网规格为80～100目，对应环境露点范围控制Td≤-10℃。

SUPERP为一种纳米碳粉，纯黑色极细粉末，具有较高的导电性和吸油值，导热性良好。生产方法：采用电石法，即先用电石制成乙炔气，经净化，使乙炔气在1400℃左右高温下隔绝空气进行裂解，再经冷却、收集而得。应用主要用于干电池、电讯传真纸、电泳底漆及无线电元件的制造。也用于硬质橡胶制品的制造、锂电池的制造。

粘结剂PVDF为聚偏二氟乙烯，非离子型高分子表面活性剂KD-1是一个产品型号,其结构为聚酯类（一六元酸低聚合度聚合物末端接有C₁₂烷基的聚酯类结构）。结构如下：

要改变钛酸锂浆料因pH值高易吸水特性，本发明在浆料制备过程中，所有处于空气暴露过程中的环节，严格控制环境露点值。改善钛酸锂电池加工性能，减轻气胀程度。

要提高钛酸锂负极浆料的分散性，需考虑以下因素：1、静电稳定性2、空间位阻稳定性。本发明采用NMP溶剂混合钛酸锂，加入一种非离子型高分子表面活性剂，高分子化合物吸附于粒子表面，利用空间位阻稳定作用，使得钛酸锂负极浆料形成稳定悬浮液系统，达到最佳的分散效果。

附图说明

附图1：钛酸锂浆料粘度随贮存时间的变化；

附图2：钛酸锂克容量发挥。

具体实施方式

一种钛酸锂负极浆料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将钛酸锂、导电剂、粘结剂抽真空烘烤后按比例进行称重，钛酸锂84%-94%、导电剂SUPERP4%-8%、粘结剂PVDF3%-8%，加入负极原料总重量的0.1%-1%的非离子型高分子表面活性剂KD-1，控制对应环境露点。

（2）将上述材料干混混合搅拌均匀。

（3）加入溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP），溶剂加入量为步骤（2）得到的物料重量的100%-180%，抽真空高速搅拌。

（4）采用筛网对浆料进行过滤，控制环境露点。

实施例1