一種鋰離子電池用復合粘結劑、鋰離子電池正極漿料及鋰離子電池的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種鋰離子電池用復合粘結劑、鋰離子電池正極漿料及鋰離子電池，屬于鋰離子電池技術領域。本發明的鋰離子電池用復合粘結劑，包括如下重量份數的組分：粘結劑94?98份、碳酸乙烯酯1?3份。本發明的鋰離子電池用復合粘結劑中含有粘結劑，還添加了碳酸乙烯酯，采用該復合粘結劑制備極片，可以提高極片中粘結劑與電解液的相容性，避免在鋰離子電池充放電過程中，極片上電極材料層的結構發生變化，提高了電極材料層的穩定性，進而提高了鋰離子電池的循環性能。
【專利說明】
一種鋰離子電池用復合粘結劑、鋰離子電池正極漿料及鋰離子電池
技術領域
[0001]本發明涉及一種鋰離子電池用復合粘結劑、鋰離子電池正極漿料及鋰離子電池，屬于鋰離子電池技術領域。
【背景技術】
[0002]鋰離子電池的電化學性能受電池的制備工藝影響較大，鋰離子電池的生產工藝包括合漿、涂布、輥壓、切片、疊片、注液等多個步驟，其中合漿工序是制備鋰離子電池的第一步驟，漿料質量的好壞對后續的涂布工序及其產品的合格率有著決定性的作用。合漿是指將電極材料分散到溶劑中得到均一穩定的漿料的過程，合漿時的加料順序以及攪拌參數對制得的漿料的性能有著重要影響。
[0003]目前的鋰離子電池合漿一般先進行打膠，然后將導電劑、活性物質添加到膠液中分散制備出正極漿料。申請公布號為CN103985837A的中國發明專利公開了一種鋰離子電池電極漿料的制備工藝，并公開了起制備工藝的步驟包括將粘結劑和溶劑計入合漿桶中攪拌均勻得到膠液，向膠液中加入導電劑攪拌，然后加入正極活性物質攪拌均勻即得。該方法制備出的漿料應用于鋰離子電池中存在極片與電解液相容性一般，影響其鋰離子電池的循環性能發揮。
【發明內容】
[0004]本發明提供一種能夠提高電池循環性能的鋰離子電池用復合粘結劑。本發明還提供了一種鋰離子電池正極漿料以及使用該正極漿料制得的鋰離子電池。
[0005]本發明解決上述技術問題所采用的技術方案如下:
[0006]一種鋰離子電池用復合粘結劑，包括如下重量份數的組分:粘結劑94-98份、碳酸乙烯酯1-3份。
[0007]上述鋰離子電池用復合粘結劑還包括增稠劑1-3份。所述增稠劑為羧甲基纖維素鈉。
[0008]所述粘結劑為本領域常用的粘結劑，一般的，粘結劑為聚偏氟乙烯。
[0009]—種鋰離子電池正極漿料，由包括如下步驟的方法制備得到:
[0010]I)將94-98重量份的粘結劑、1-3重量份的碳酸乙烯酯加入溶劑中混合均勻，制得粘結液A;
[0011 ]將1-3份的增稠劑加入溶劑中混合均勻，制得粘結液B;
[0012]2)將正極活性物質、導電劑進行干混，然后加入步驟I)中制得的粘結液A，混合均勻，得到預混漿料；
[0013]3)在步驟2)得到的預混料中加入步驟I)中制得的粘結液B，混合均勻，即得。
[0014]步驟2)中正極活性物質與導電劑的質量比為900-940: 10-20。
[0015]步驟2)中將正極活性物質、導電劑與介孔碳進行干混。正極活性物質、導電劑、介孔碳的質量比為900-940: 10-20: 10-20。
[0016]步驟2)中干混為以10-20轉/分的速度攪拌10-30min。
[0017]步驟2)中加入粘結液A后，以公轉速度為30-40轉/分、自轉速度為3500-4050轉/分攪拌90-180min。或者
[0018]步驟2)中粘結液A分三次加入。三次加入的粘結液A的質量比為2:3:5。
[0019]每次加入粘結液A后以公轉速度為30-40轉/分、自轉速度為3500-4500轉/分攪拌30_60mino
[0020]所述增稠劑為羧甲基纖維素鈉。所述粘結劑為聚偏氟乙烯。所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮。
[0021 ]所述粘結液A中粘結劑與碳酸乙烯酯的總濃度為6-11 %。所述粘結液B的固含量為40-60%。
[0022]步驟I)中粘結劑、碳酸乙烯酯加入溶劑中后，以10-20轉/分的速度攪拌l_2h。
[0023]步驟I)中與粘結劑、碳酸乙烯酯混合的溶劑為1000-1500重量份。
[0024]所述正極活性物質為本領域中常用的正極活性物質，如磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、三元材料。所述導電劑本領域常用的導電劑，一般的，導電劑為石墨烯。
[0025]步驟3)中加入粘結液B后，以公轉速度為20-30轉/分、自轉速度為3000-4000轉/分攪拌30-60min，然后再以公轉速度為20-30轉/分反轉攪拌0.5-2h。
[0026]步驟3)中混合均勻后，用100目的濾網過濾。
[0027]一種鋰離子電池，采用如上所述的鋰離子電池正極漿料制得。
[0028]本發明的鋰離子電池用復合粘結劑中含有粘結劑，還添加了碳酸乙烯酯，采用該復合粘結劑制備極片，可以提高極片中粘結劑與電解液的相容性，避免在鋰離子電池充放電過程中，極片上電極材料層的結構發生變化，提高了電極材料層的穩定性，進而提高了鋰離子電池的循環性能。
[0029]進一步的，鋰離子電池用復合粘結劑中添加羧甲基纖維素鈉CMC可以提高極片的柔韌性，降低粘結劑的溶脹率，進而降低極片的膨脹率。
[0030]本發明的鋰離子電池正極漿料采用上述復合粘結劑，提高了極片的柔韌性和與電解液的相容性，該正極漿料采用了結合特定的漿料制備步驟，制得了一致性好、穩定性強、加工性能優異的正極漿料。
[0031]進一步的，本發明的鋰離子電池正極材料采用石墨烯和介孔碳復合導電劑，可以同時提高正極活性物質的導電率和材料的吸液保液能力，進一步提高鋰離子電池的循環倍率性能。
【具體實施方式】
[0032]為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更容易理解，下面結合【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0033]實施例1
[0034]本實施例的鋰離子電池用復合粘結劑，由如下重量份數的組分組成:粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)96份、碳酸乙烯酯(EC)2份、羧甲基纖維素鈉(CMC)2份。
[0035]本實施例的鋰離子電池正極漿料，由如下重量份數的組分組成:正極活性物質磷酸鐵鋰920份、導電劑石墨烯15份、介孔碳15份、鋰離子電池用復合粘結劑100份，溶劑N-甲基吡咯烷酮1202份;鋰離子電池用復合粘結劑由如下重量份數的組分組成:粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)96份、碳酸乙烯酯(EC)2份、羧甲基纖維素鈉(CMC)2份。
[0036]本實施例的鋰離子電池正極漿料的制備方法包括如下步驟:
[0037]I)將96g聚偏氟乙烯(PVDF)、2g碳酸乙烯酯(EC)加入1200gN-甲基吡咯烷酮(NMP)中，以15轉/分的速度攪拌2h，制得聚偏氟乙烯和碳酸乙烯酯總濃度為8.2%的粘結液A;
[0038]將2g羧甲基纖維素鈉(CMC)加入2gN_甲基吡咯烷酮(NMP)中，攪拌均勻制得固含量為50%的粘結液B;
[0039]2)將960g磷酸鐵鋰、15g石墨稀、15g介孔碳加入攪拌機中，以20轉/分的轉速干混20min，得到干混料；將步驟I)制得的粘結液A的20%加入干混料中，以公轉速度為35轉/分、自轉速度為4000轉/分攪拌40min;然后再加入步驟I)制得的粘結液A的30%，以公轉速度為35轉/分、自轉速度為4000轉/分攪拌40min;然后再加入步驟I)制得的粘結液A的50 %，以公轉速度為35轉/分、自轉速度為4000轉/分攪拌40min，制得預混漿料；
[0040]3)將步驟I)中制得的粘結液B加入步驟2)制得的預混漿料中，以公轉速度為25轉/分、自轉速度為3500轉/分攪拌40min，然后再以公轉速度為20轉/分反轉攪拌60min，將制得的漿料用100目的濾網過濾制得鋰離子電池正極漿料。
[0041 ] 本實施例的鋰離子電池是以上述鋰離子電池正極漿料進行涂布、干燥制得正極片，以石墨為負極活性物質，并采用現有技術中的方法制成鋰離子電池。
[0042]實施例2
[0043]本實施例的鋰離子電池用復合粘結劑，由如下重量份數的組分組成:粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)94份、碳酸乙烯酯(EC)I份、羧甲基纖維素鈉(CMC)I份。
[0044]本實施例的鋰離子電池正極漿料，由如下重量份數的組分組成:正極活性物質磷酸鐵鋰900份、導電劑石墨烯10份、介孔碳10份、鋰離子電池用復合粘結劑96份，溶劑N-甲基吡咯烷酮1501份;鋰離子電池用復合粘結劑由如下重量份數的組分組成:粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)94份、碳酸乙烯酯(EC)I份、羧甲基纖維素鈉(CMC)I份。
[0045]本實施例的鋰離子電池正極漿料的制備方法包括如下步驟:
[0046]I)將94g聚偏氟乙烯(PVDF)、Ig碳酸乙烯酯(EC)加入1500gN-甲基吡咯烷酮(NMP)中，以10轉/分的速度攪拌2h，制得聚偏氟乙烯和碳酸乙烯酯總濃度為6.3%的粘結液A;
[0047]將Ig羧甲基纖維素鈉(CMC)加入IgN-甲基吡咯烷酮(NMP)中，攪拌均勻制得固含量為50%的粘結液B;
[0048]2)將900g磷酸鐵鋰、1g石墨稀、1g介孔碳加入攪拌機中，以10轉/分的轉速干混30min，得到干混料;將步驟I)制得的粘結液A的20%加入干混料中，以公轉速度為30轉/分、自轉速度為3500轉/分攪拌30min;然后再加入步驟I)制得的粘結液A的30%，以公轉速度為30轉/分、自轉速度為3500轉/分攪拌30min;然后再加入步驟I)制得的粘結液A的50%，以公轉速度為30轉/分、自轉速度為3500轉/分攪拌30min，制得預混漿料；
[0049]3)將步驟I)中制得的粘結液B加入步驟2)制得的預混漿料中，以公轉速度為20轉/分、自轉速度為3000轉/分攪拌60min，然后再以公轉速度為20轉/分反轉攪拌120min，將制得的漿料用100目的濾網過濾制得鋰離子電池正極漿料。
[0050]本實施例的鋰離子電池是以上述鋰離子電池正極漿料進行涂布、干燥制得正極片，以石墨為負極活性物質，并采用現有技術中的方法制成鋰離子電池。
[0051 ] 實施例3
[0052]本實施例的鋰離子電池用復合粘結劑，由如下重量份數的組分組成:粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)98份、碳酸乙烯酯(EC)3份、羧甲基纖維素鈉(CMC)3份。
[0053]本實施例的鋰離子電池正極漿料，由如下重量份數的組分組成:正極活性物質磷酸鐵鋰940份、導電劑石墨烯20份、介孔碳20份、鋰離子電池用復合粘結劑104份，溶劑N-甲基吡咯烷酮1003份;鋰離子電池用復合粘結劑由如下重量份數的組分組成:粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)98份、碳酸乙烯酯(EC)3份、羧甲基纖維素鈉(CMC)3份。
[0054]本實施例的鋰離子電池正極漿料的制備方法包括如下步驟:
[0055]I)將98g聚偏氟乙烯(PVDF)、3g碳酸乙烯酯(EC)加入100gN-甲基吡咯烷酮(NMP)中，以20轉/分的速度攪拌lh，制得聚偏氟乙烯和碳酸乙烯酯總濃度為10.1%的粘結液A;
[0056]將3g羧甲基纖維素鈉(CMC)加入3gN_甲基吡咯烷酮(NMP)中，攪拌均勻制得固含量為50%的粘結液B;
[0057]2)將940g磷酸鐵鋰、20g石墨烯、20g介孔碳加入攪拌機中，以30轉/分的轉速干混1min，得到干混料;將步驟I)制得的粘結液A的20%加入干混料中，以公轉速度為40轉/分、自轉速度為4500轉/分攪拌60min;然后再加入步驟I)制得的粘結液A的30%，以公轉速度為40轉/分、自轉速度為4500轉/分攪拌60min;然后再加入步驟I)制得的粘結液A的50%，以公轉速度為40轉/分、自轉速度為4500轉/分攪拌60min，制得預混漿料；
[0058]3)將步驟I)中制得的粘結液B加入步驟2)制得的預混漿料中，以公轉速度為30轉/分、自轉速度為4000轉/分攪拌30min，然后再以公轉速度為20轉/分反轉攪拌30min，將制得的漿料用100目的濾網過濾制得鋰離子電池正極漿料。
[0059]本實施例的鋰離子電池是以上述鋰離子電池正極漿料進行涂布、干燥制得正極片，以石墨為負極活性物質，并采用現有技術中的方法制成鋰離子電池。
[0060]實施例4
[0061]本實施例的鋰離子電池用復合粘結劑，由如下重量份數的組分組成:粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)98份、碳酸乙烯酯(EC)2份。
[0062]本實施例的鋰離子電池正極漿料，由如下重量份數的組分組成:正極活性物質磷酸鐵鋰940份、導電劑SP20份、鋰離子電池用復合粘結劑100份，溶劑N-甲基吡咯烷酮1000份;鋰離子電池用復合粘結劑由如下重量份數的組分組成:粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)98份、碳酸乙烯酯(EC)2份。
[0063]本實施例的鋰離子電池正極漿料的制備方法包括如下步驟:
[0064]I)將98g聚偏氟乙烯(PVDF)、2g碳酸乙烯酯(EC)加入100gN-甲基吡咯烷酮(NMP)中，以20轉/分的速度攪拌lh，制得聚偏氟乙烯和碳酸乙烯酯總濃度為10%的粘結液；
[0065]2)將940g磷酸鐵鋰、20gSP加入攪拌機中，以30轉/分的轉速干混lOmin，得到干混料;將步驟I)制得的粘結液的20%加入干混料中，以公轉速度為40轉/分、自轉速度為4500轉/分攪拌60min;然后再加入步驟I)制得的粘結液的30%，以公轉速度為40轉/分、自轉速度為4500轉/分攪拌60min;然后再加入步驟I)制得的粘結液的50%，以公轉速度為40轉/分、自轉速度為4500轉/分攪拌60min，制得預混漿料;將制得的漿料用100目的濾網過濾制得鋰離子電池正極漿料。
[0066]本實施例的鋰離子電池是以上述鋰離子電池正極漿料進行涂布、干燥制得正極片，以石墨為負極活性物質，并采用現有技術中的方法制成鋰離子電池。
[0067]試驗例
[0068]將實施例1-3中的鋰離子電池分別在0.5C倍率下充放電，100%的D0D，在循環1000次后，電池的放電容量保持率分別為87%、85%、88.1 %。
【主權項】
1.一種鋰離子電池用復合粘結劑，其特征在于，包括如下重量份數的組分:粘結劑94-98份、碳酸乙烯酯1-3份。2.根據權利要求1所述的鋰離子電池用復合粘結劑，其特征在于，還包括增稠劑1-3份。3.—種鋰離子電池正極漿料，其特征在于，由包括如下步驟的方法制備得到: 1)將94-98重量份的粘結劑、1-3重量份的碳酸乙烯酯加入溶劑中混合均勻，制得粘結液A; 將1-3份的增稠劑加入溶劑中混合均勻，制得粘結液B; 2)將正極活性物質、導電劑進行干混，然后加入步驟I)中制得的粘結液A，混合均勻，得到預混漿料； 3)在步驟2)得到的預混料中加入步驟I)中制得的粘結液B，混合均勻，即得。4.根據權利要求3所述的鋰離子電池正極漿料，其特征在于，步驟2)中正極活性物質與導電劑的質量比為900-940:10-20。5.根據權利要求3所述的鋰離子電池正極漿料，其特征在于，步驟2)中將正極活性物質、導電劑與介孔碳進行干混。正極活性物質、導電劑、介孔碳的質量比為900-940:10-20:10-20。6.根據權利要求3所述的鋰離子電池正極漿料，其特征在于，步驟2)中粘結液A按照質量比為2:3:5分三次依次加入。7.根據權利要求3所述的鋰離子電池正極漿料，其特征在于，所述粘結液A中粘結劑與碳酸乙烯酯的總濃度為6-11 %。8.根據權利要求3所述的鋰離子電池正極漿料，其特征在于，所述粘結液B的固含量為40-60%。9.一種鋰離子電池，其特征在于，采用如權利要求3所述的鋰離子電池正極漿料制得。
【文檔編號】H01M10/0525GK106099114SQ201610692408
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月19日 公開號201610692408.9, CN 106099114 A, CN 106099114A, CN 201610692408, CN-A-106099114, CN106099114 A, CN106099114A, CN201610692408, CN201610692408.9
【發明人】李志 , 王燕
【申請人】洛陽力容新能源科技有限公司