一種鈷酸鋰正極漿料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本專利涉及鋰離子電池領(lǐng)域，具體為一種鈷酸鋰正極材料漿料的制備工藝及方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前隨著全球性石油資源緊缺與氣候環(huán)境的不斷惡化，人類社會發(fā)展面臨著嚴峻 的挑戰(zhàn)。發(fā)展清潔節(jié)能的新能源汽車受到世界各國的高度重視。新能源汽車的發(fā)展，關(guān)鍵 在其動力電源。鋰離子電池具有能量密度大、自放電小、無記憶效應、工作電壓范圍寬、使用 壽命長、無環(huán)境污染等優(yōu)點，是目前新能源汽車主要的動力電源。
[0003] 鋰離子電池一般包括正極片、負極片、間隔于正極片和負極片之間的隔膜。正極 極片包括正極集流體和涂布在正極集流體上的正極膜片，負極片包括負極集流體和涂布在 負極集流體上的負極膜片。電極極片制備時，首先將活性物質(zhì)（如鈷酸鋰、石墨等)、導電劑 (如乙炔黑，碳納米管、碳纖維等)、粘接劑(如聚偏氟乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮、羧甲基纖維 素鈉、丁苯橡膠乳液等）和溶劑(如N-甲基吡咯烷酮、水等）一起制成電極漿料，再將其按要 求涂覆在集流體表面，然后進行干燥，得到電池極片。
[0004] 其中電極漿料的性能對鋰離子電池的性能有著重要的影響。電極漿料中各組分分 散得越均勻，極片便具有越好的加工性能，且電極各處的阻抗分布均勻，在充放電時活性物 質(zhì)的作用可以發(fā)揮得越大，其平均克容量發(fā)揮將會有所提升，從而提升全電池的性能。
[0005] 實際應用上，傳統(tǒng)的正極漿料制備方法是將導電劑用粘結(jié)劑溶液進行高轉(zhuǎn)速的雙 行星式分散，然后加入正極活性物質(zhì)，進行一定時間的攪拌后得到最終正極漿料。此種方法 首先對導電劑的分散需要長時間處理，耗時長且分散狀態(tài)并不理想，尤其是對于采用碳納 米管（CNT)、石墨烯等為導電劑的漿料制備；其次傳統(tǒng)工藝需要在漿料制備過程中，對攪拌 體系一直保持抽真空狀態(tài)，造成漿料體系內(nèi)部溫度易升高，同時又在外部加循環(huán)水進行冷 卻，因此對設(shè)備的要求和磨損都很高。以上導致漿料制備效率低、穩(wěn)定性差、效果不理想，對 后續(xù)極片的制備、鋰電池的性能都會造成影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種鋰電池鈷酸鋰正極漿 料的制備方法，以實現(xiàn)在較短時間內(nèi)對漿料各組分均勻分散，其制備出的漿料均勻性好，穩(wěn) 定性優(yōu)異，同時其制備的電池極片粘附力得到提尚，并因此提尚電池的一致性及其電池的 電化學性能。
[0007] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案： 1、 分散粉體：將鈷酸鋰、導電劑、粘結(jié)劑按比例加入攪拌桶攪拌分散，時間為30~40分 鐘，并在時間1/2和結(jié)束時，刮攪拌槳和桶體上的粉體； 2、 高粘度攪拌：加入溶劑總量的55%~60%到上述攪拌后的粉體中，攪拌分散，時間 為60~70分鐘，并在時間1/3、2/3和結(jié)束時，刮攪拌槳和桶體上的漿料，漿料溫度控制在 25~35°C之間； 3、 低粘度攪拌：加入溶劑總量的35~30%到上述高粘度攪拌后的漿料中，攪拌分散，時 間為60~70分鐘，并在時間1/3、2/3和結(jié)束時，刮攪拌槳和桶體上的漿料，漿料溫度控制 在25~35°C之間； 4、 粘度測試：將上述步驟低粘度攪拌的漿料粘度進行粘度測試，如在正常范圍4000~ 7000Mpa · S，直接進入下一步真空消泡；如超過上述范圍，則添加溶劑總量的5%~10%，再 攪拌分散，時間為30~40分鐘，并在時間1/2和結(jié)束時，刮攪拌槳和桶體上的漿料，再檢測 一次漿料粘度，達到粘度范圍要求即可進入下一步； 5、 真空消泡：在低速攪拌狀態(tài)下，對桶體進行抽真空，真空度為-0. 09~-0.1 MPa，時間 為15~30分鐘，即得到本發(fā)明方法所制備的正極漿料。
[0008] 上述步驟1中導電劑為導電炭黑、導電石墨、碳納米管、碳纖維、石墨烯中的一種 或多種混合物。
[0009] 上述步驟1中粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯（PVDF)。
[0010] 上述步驟2中溶劑為N-甲基吡咯烷酮（NMP)。
[0011] 上述步驟1和步驟2中，鈷酸鋰、導電劑、粘結(jié)劑各組分的質(zhì)量比依次為（90-97): (1-4) : (1-5)，溶劑為上述各組分總重量的60%~90%。
[0012] 上述各步驟中，攪拌設(shè)備是雙行星真空攪拌機，漿料溫度是利用向行星攪拌桶通 入相應溫度的恒溫循環(huán)水的方法來控制的。
[0013] 由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)越性： 1、 制備時間短：本發(fā)明正極漿料制備時間全程約為195~250分鐘，且在后續(xù)制備過程 中，通過幾次實際經(jīng)驗的積累，可省略粘度測試步驟，直接進入最后真空消泡過程，由此又 可節(jié)省30~40分鐘，相比常規(guī)制備工藝約5~8小時的制備時間，大大提高了生產(chǎn)效率； 2、 設(shè)備磨損?。罕景l(fā)明只在最后真空消泡過程中才需要對桶體進行抽真空，相比傳統(tǒng) 工藝需要在漿料制備過程中，對攪拌體系一直保持抽真空狀態(tài)，造成攪拌過程中熱量難散 發(fā)，漿料溫度易升高的弊端，具有實質(zhì)性改善效果，短時間抽真空處理降低設(shè)備負擔，減小 設(shè)備磨損； 3、 生產(chǎn)能耗低：本發(fā)明所制得的正極漿料固含量約為52~62%，相比常規(guī)制備工藝，具 有高固含量、低粘度的特點，因此使用的溶劑量也相應減少，降低了后續(xù)涂布過程中對溶劑 蒸發(fā)和回收所需的能耗； 4、 分散效果好：本發(fā)明先將鈷酸鋰、導電劑、粘結(jié)劑進行攪拌分散，避免了導電劑在漿 料中產(chǎn)生團聚，前期采用高粘度攪拌分散，攪拌槳對漿料的機械作用力(擠壓、碰撞、摩擦） 大，能起到很好的分散效果，再采用低粘度攪拌，使各組分徹底被分散開。
[0014] 采用本發(fā)明提供的鋰電池鈷酸鋰正極漿料所制得的鋰電池，內(nèi)阻低，不易發(fā)熱，而 且能量密度高、循環(huán)性能好、使用壽命長。
【具體實施方式】
[0015] 下面通過具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的具體說明。
[0016] 實施例1 以SP為導電劑，PVDF為粘結(jié)劑，按照LiCoO2=SP :PVDF =95. 7 :2. 3 :2. 0的質(zhì)量比，溶劑 NMP為上述各組分總量的65%。制備步驟如下： 1、 將各組分加入攪拌桶攪拌分散，時間為40分鐘，并在時間20分鐘和40分鐘時，刮攪 拌槳和桶體上的粉體； 2、 加入NMP總量的55%到上述攪拌后的粉體中，攪拌分散，時間為70分鐘，并在時間20 分鐘、40分鐘和60分鐘時，刮攪拌槳和桶體上的漿料，漿料溫度控制在25~35°C之間； 3、 加入溶劑總量的35%到上述高粘度攪拌后的漿料中，攪拌分散，時間為60分鐘，并在 時間23分鐘、46分鐘和70分鐘時，刮攪拌槳和桶體上的漿料，漿料溫度控制在25~35°C 之間； 4、 將上述步驟低粘度攪拌的漿料粘度進行粘度測試，測試結(jié)果為7415Mpa · S，超正常 范圍值，添加溶劑總量的5%，再攪拌分散，時間為40分鐘