技术领域
本发明涉及锂离子电池生产技术领域,特别是涉及一种正极材料的混料制浆方法。
背景技术
动力电池具有能量密度高,功率大,环保等优点,常用于电动车领域。现有的电动车电池一般采用钴酸锂和三元材料共混的正极,而由于钴酸锂和三元材料的粒径不同,浆料的涂布性能较差,在干燥的过程中容易发生龟裂,经发明人研究发现,导致上述缺陷的原因主要是由于混合正极的浆料稳定性较差,导致层析现象较为严重,从而影响涂布,以及干燥的效果,进而影响电池的电化学性能。
发明内容
发明人通过研究发现,当钴酸锂中的特定含量的粒子的粒径处于特定范围时,能够与使浆料形成较为稳定的流变相,浆料的稳定性得到很大的提高。
在此基础上,本发明提供了一种正极材料的混料制浆方法,正极材料包括第一活性材料和第二活性材料,所述第一活性材料包括平均粒径为80-200nm的第一粒子和平均粒径为1.2-1.5μm的第二粒子;所述第二活性材料的平均粒径为2-2.5μm;其中按照所述第一粒子,第二粒子和第二活性材料的总质量为基准值100%,第一粒子占8-12%,第二粒子占20-25%,第二活性材料占65-70%;本发明分别将第一粒子,第二粒子和第二活性材料分别制浆,然后分批混合,得到的浆料稳定性高,涂覆性能好。所述第一活性材料选自钴酸锂或改性钴酸锂;第二活性材料选自镍锰钴酸锂或改性镍锰钴酸锂。
具体的方案如下:
一种正极材料的混料制浆方法,正极材料的混料制浆方法,正极材料包括第一活性材料和第二活性材料,所述第一活性材料包括平均粒径为80-200nm的第一粒子和平均粒径为1.2-1.5μm的第二粒子;所述第二活性材料的平均粒径为2-2.5μm;其中按照正极浆料中的所述第一粒子,第二粒子和第二活性材料的总质量为基准值100%,第一粒子占8-12%,第二粒子占20-25%,第二活性材料占65-70%,其中具体包括以下步骤:
1)、将粘结剂,导电剂依次加入溶剂,搅拌,加入第一粒子,搅拌,得到第一浆料;
2)、将粘结剂,导电剂依次加入溶剂,搅拌,加入第二粒子,搅拌,得到第二浆料;
3)、将粘结剂,导电剂依次加入溶剂,搅拌,加入第二活性物质,搅拌,得到第三浆料;
4)、按照正极浆料中第一粒子,第二粒子和第二活性材料的比例,边搅拌第三浆料,边将第一浆料缓慢的加入到第三浆料中,继续搅拌,然后边搅拌边将第二浆料加入到混合浆料中,加入溶剂调节固含量,搅拌,得到正极浆料。
进一步的,所述第一活性材料选自钴酸锂或改性钴酸锂;第二活性材料选自镍锰钴酸锂或改性镍锰钴酸锂。
进一步的,所述正极浆料的固含量为56-58%。
进一步的,所述第一浆料的固含量为62-65%,所述第二浆料的固含量为60-62%,所述第三浆料的固含量为58-60%。
进一步的,第一粒子平均粒径为80-120nm。
进一步的,其中正极浆料中,正极活性物质、粘结剂,导电剂的比例为100:6-7:4-5。
进一步的,具体包括以下步骤:
1)、将PVDF加入NMP中,搅拌2h,再加入导电碳黑,搅拌4h,加入第一粒子,搅拌8h,得到第一浆料,其中第一粒子,PVDF和导电碳黑的比例为100:6-7:4-5;
2)、将PVDF加入NMP中,搅拌2h,再加入导电碳黑,搅拌4h,加入第二粒子,搅拌6h,得到第二浆料,其中第二粒子,PVDF和导电碳黑的比例为100:6-7:4-5;
3)、将PVDF加入NMP中,搅拌2h,再加入导电碳黑,搅拌4h,加入第二活性材料,搅拌4h,得到第三浆料,其中第二活性物质,PVDF和导电碳黑的比例为100:6-7:4-5;
4)、按照正极浆料中第一粒子,第二粒子和第二活性材料的比例,边搅拌第三浆料,边将第一浆料缓慢的加入到第三浆料中,继续搅拌4h,然后边搅拌边将第二浆料加入到混合浆料中,加入NMP调节固含量,搅拌4h,得到正极浆料。
本发明具有如下有益效果:
1)、当钴酸锂中的特定含量的粒子的粒径处于特定范围时,能够与使浆料形成较为稳定的流变相,浆料的稳定性得到很大的提高;
2)、将三种不同粒径的活性物质分别混料,有利于各种材料的分散,并且针对不同的材料粒径调整浆料的固溶量,有利于增加浆料的稳定性;
3)、发明人发现,三种浆料采用被发明的加入顺序,有利于三种浆料的互相分散,避免沉降,有利于快速形成稳定浆料;
4)、本发明的混料过程简单,制备的浆料稳定性能好。
具体实施方式
本发明下面将通过具体的实施例进行更详细的描述,但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。以下实施例中,第一活性材料为钴酸锂;第二活性材料为镍锰钴酸锂(Ni:Mn:Co为8:1:1)
实施例1
1)、将PVDF加入NMP中,搅拌2h,再加入导电碳黑,搅拌4h,加入平均粒径为80nm的钴酸锂A,搅拌8h,得到第一浆料,其中钴酸锂,PVDF和导电碳黑的比例为100:6:4,固含量为62%;
2)、将PVDF加入NMP中,搅拌2h,再加入导电碳黑,搅拌4h,加入平均粒径为1.2μm的钴酸锂B,搅拌6h,得到第二浆料,其中钴酸锂,PVDF和导电碳黑的比例为100:6:4,固含量为60%;
3)、将PVDF加入NMP中,搅拌2h,再加入导电碳黑,搅拌4h,加入平均粒径为2μm的镍锰钴酸锂,搅拌4h,得到第三浆料,其中镍锰钴酸锂,PVDF和导电碳黑的比例为100:6:4,固含量为58%;
4)、按照正极浆料中钴酸锂A占8%,钴酸锂B占25%,镍锰钴酸锂占67%的比例,边搅拌第三浆料,边将第一浆料缓慢的加入到第三浆料中,继续搅拌4h,然后边搅拌边将第二浆料加入到混合浆料中,加入NMP调节固含量至58%,搅拌4h,得到正极浆料。
实施例2
1)、将PVDF加入NMP中,搅拌2h,再加入导电碳黑,搅拌4h,加入平均粒径为200nm的钴酸锂A,搅拌8h,得到第一浆料,其中钴酸锂,PVDF和导电碳黑的比例为100:7:5,固含量为65%;
2)、将PVDF加入NMP中,搅拌2h,再加入导电碳黑,搅拌4h,加入平均粒径为1.5μm的钴酸锂B,搅拌6h,得到第二浆料,其中钴酸锂,PVDF和导电碳黑的比例为100:7:5,固含量为62%;
3)、将PVDF加入NMP中,搅拌2h,再加入导电碳黑,搅拌4h,加入平均粒径为2.5μm的镍锰钴酸锂,搅拌4h,得到第三浆料,其中镍锰钴酸锂,PVDF和导电碳黑的比例为100:7:5,固含量为60%;
4)、按照正极浆料中钴酸锂A占12%,钴酸锂B占20%,镍锰钴酸锂占68%的比例,边搅拌第三浆料,边将第一浆料缓慢的加入到第三浆料中,继续搅拌4h,然后边搅拌边将第二浆料加入到混合浆料中,加入NMP调节固含量至58%,搅拌4h,得到正极浆料。
实施例3
1)、将PVDF加入NMP中,搅拌2h,再加入导电碳黑,搅拌4h,加入平均粒径为80nm的钴酸锂A,搅拌8h,得到第一浆料,其中钴酸锂,PVDF和导电碳黑的比例为100:6:5,固含量为63%;
2)、将PVDF加入NMP中,搅拌2h,再加入导电碳黑,搅拌4h,加入平均粒径为1.4μm的钴酸锂B,搅拌6h,得到第二浆料,其中钴酸锂,PVDF和导电碳黑的比例为100:6:5,固含量为61%;
3)、将PVDF加入NMP中,搅拌2h,再加入导电碳黑,搅拌4h,加入平均粒径为2.2μm的镍锰钴酸锂,搅拌4h,得到第三浆料,其中镍锰钴酸锂,PVDF和导电碳黑的比例为100:6:5,固含量为60%;
4)、按照正极浆料中钴酸锂A占10%,钴酸锂B占25%,镍锰钴酸锂占65%的比例,边搅拌第三浆料,边将第一浆料缓慢的加入到第三浆料中,继续搅拌4h,然后边搅拌边将第二浆料加入到混合浆料中,加入NMP调节固含量至58%,搅拌4h,得到正极浆料。
实施例4
1)、将PVDF加入NMP中,搅拌2h,再加入导电碳黑,搅拌4h,加入平均粒径为120nm的钴酸锂A,搅拌8h,得到第一浆料,其中钴酸锂,PVDF和导电碳黑的比例为100:6:5,固含量为64%;
2)、将PVDF加入NMP中,搅拌2h,再加入导电碳黑,搅拌4h,加入平均粒径为1.4μm的钴酸锂B,搅拌6h,得到第二浆料,其中钴酸锂,PVDF和导电碳黑的比例为100:6:5,固含量为62%;
3)、将PVDF加入NMP中,搅拌2h,再加入导电碳黑,搅拌4h,加入平均粒径为2.5μm的镍锰钴酸锂,搅拌4h,得到第三浆料,其中镍锰钴酸锂,PVDF和导电碳黑的比例为100:6:5,固含量为60%;
4)、按照正极浆料中钴酸锂A占10%,钴酸锂B占20%,镍锰钴酸锂占70%的比例,边搅拌第三浆料,边将第一浆料缓慢的加入到第三浆料中,继续搅拌4h,然后边搅拌边将第二浆料加入到混合浆料中,加入NMP调节固含量至58%,搅拌4h,得到正极浆料。
对比例1
提供平均粒径为500nm的钴酸锂A,其他参数与实施例4相同。
对比例2
提供平均粒径为30nm的钴酸锂A,其他参数与实施例4相同。
对比例3
正极浆料中钴酸锂A占20%,钴酸锂B占10%,镍锰钴酸锂占70%,其他参数与实施例4相同。
对比例4
正极浆料中钴酸锂A占5%,钴酸锂B占25%,镍锰钴酸锂占70%,其他参数与实施例4相同。
测试及结果
测量浆料的粘度,然后在室温下放置6h,12h,18h后测量顶层以下5cm处的浆料的固含量,数据见表1,从实施例1-4和对比例1-4的对比可见,混合后的粘度基本接近,但是钴酸锂A的粒径范围和含量范围都会影响浆料的稳定性,并且放置时间越久,层析现象就越明显,浆料的稳定性越差。
表1
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但是应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。