[发明专利]钛酸锂电池负极浆料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钛酸锂电池制浆技术领域，尤其涉及一种钛酸锂电池负极浆料及其制备方法。

背景技术

钛酸锂负极材料具有优秀的快充性能和循环稳定性，未来在动力电池以及储能领域有着广泛的前景。目前工业上制备的钛酸锂粒径细小，一次粒径在纳米级，二次粒径也在10μm以内，较小的粒径导致钛酸锂存在容易团聚的问题，难以实现良好分散。而在制作活性浆料时，含有导电剂、粘结剂等粒径大小分布不均匀的组分，进一步增加了均匀分散的难度。此外，钛酸锂呈碱性，具有较强的吸水性。这些因素导致了钛酸锂负极材料的匀浆、涂布等过程较为困难。匀浆过程是锂离子电池制备的非常重要的一步，其制备的浆料的好坏将直接影响到后续工艺的操作和电池性能的发挥。因此，如何开发一种钛酸锂电池负极浆料的新匀浆方法，以解决钛酸锂负极材料匀浆过程中颗粒团聚、材料吸水性和混料粘度高等问题，显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛酸锂电池负极浆料及其制备方法，旨在解决现有钛酸锂电池负极浆料匀浆过程中，容易发生颗粒团聚、材料吸水性高和混料粘度高的问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供一种钛酸锂电池负极浆料的制备方法，包括以下步骤：

提供钛酸锂电池负极浆料的原料配方：负极材料、导电剂、粘结剂和N-甲基吡咯烷酮，且所述负极材料、导电剂、粘结剂和N-甲基吡咯烷酮的重量份数如下：负极材料100份；导电剂3-7份；粘结剂4-5份；N-甲基吡咯烷酮80-160份；

将所述粘结剂与30-60份所述N-甲基吡咯烷酮混合，低速搅拌混匀后，提速至高速搅拌，搅拌形成浆料状后，抽真空低速搅拌，制备胶液；

将所述负极材料与导电剂在常压条件下低速搅拌混匀，加入所述胶液、10-20份所述N-甲基吡咯烷酮进行润湿处理后，加入剩余的所述N-甲基吡咯烷酮，在负压条件下高速搅拌，得到钛酸锂电池负极浆料。

优选的，所述低速搅拌的搅拌条件为：公转速率为20-40rpm，自转速率为500-1500rpm。

优选的，所述高速搅拌的搅拌条件为：公转速率为40-60rpm，自转速率为2000-4000rpm，且所述高速搅拌的公转速率比所述低速搅拌的公转速率高10rpm以上，所述高速搅拌的自转速率比所述低速搅拌的自转速率高1000rpm以上。

优选的，所述钛酸锂电池负极浆料的制备过程中，环境的湿度为100-700ppm。

优选的，所述胶液分2-4次进行添加，且每次添加的间隔时间为0.5-1.5h。

进一步优选的，剩余的所述N-甲基吡咯烷酮分2-4次进行添加。

进一步优选的，所述胶液分3次进行添加，三次添加的量分别为所述胶液总重量的20-40％、40-60％、20-40％。

进一步优选的，所述胶液分4次进行添加，三次添加的量分别为所述胶液总重量的15-25％、25-40％、25-40％、15-25％。

优选的，所述负极材料选自纯相钛酸锂、掺杂钛酸锂、包覆掺杂钛酸锂、复合钛酸锂中的至少一种。

优选的，所用导电剂选自乙炔黑、科琴黑、Super P、VGCF、碳纳米管中的至少一种。

优选的，所述粘结剂为PVDF。

本发明另一方面提供一种钛酸锂电池负极浆料，所述钛酸锂电池负极浆料由上述方法制备获得，所述钛酸锂电池负极浆料的固含量为40-60％，粘度为2000-6000mPa·s。

本发明提供的钛酸锂电池负极浆料的制备方法，具有以下优点：

首先，通过单独配置胶液，一方面，可以有效避免将粘结剂与导电剂、负极材料混合时，导电剂、负极材料直接粘附在粘结剂表面，增加分散难度的问题；另一方面，有利于粘结剂分子在溶剂中的分散，同时降低浆料中粘结剂的团聚的可能性。

其次，本发明优化了N-甲基吡咯烷酮的添加方式，通过先添加部分N-甲基吡咯烷酮润湿物料，后分步加入剩余量的N-甲基吡咯烷酮，有利于负极材料、导电剂和粘结剂的均匀分散，从而避免大颗粒的出现和高粘度浆料的形成。

再次，通过控制匀浆过程的搅拌速率，同时优化胶液和N-甲基吡咯烷酮的添加方式，实现负极材料、导电剂和粘结剂的均匀分散，解决匀浆过程中由于颗粒细小导致的团聚和匀浆困难的问题，从而保证获得的浆料的粘度和固含量要求。

综上，本发明提供的钛酸锂电池负极浆料的制备方法，能够有效的减少浆料的颗粒团聚，避免出现较大颗粒，降低了浆料的粘度，实现了各组分的良好分散，从而有利于后续涂布等工序的操作。