本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋰離子電池負(fù)極漿料制備方法。

背景技術(shù)：

鋰電池由于具有能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電小、無(wú)記憶效應(yīng)和環(huán)境友好等眾多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在儲(chǔ)能和動(dòng)力領(lǐng)域中獲得了廣泛地應(yīng)用。在目前的鋰電池生產(chǎn)中，水性體系負(fù)極漿料粘結(jié)劑羧甲基纖維素鈉（cmc）和丁苯橡膠乳液（sbr）具有更好的穩(wěn)定性、綜合電化學(xué)性能和性價(jià)比。

但由于石墨表面不能完全均勻的包覆均勻的cmc膜層，sbr表面是一層表面活性劑，在勻漿過(guò)程中，沒(méi)有被cmc包覆的裸露石墨表面容易吸附表面活性劑，sbr表面活性劑被裸露的石墨表面帶走后，sbr表面活性劑被破壞，導(dǎo)致sbr相互交聯(lián)聚結(jié)，降低sbr的分散效果和粘結(jié)作用，嚴(yán)重時(shí)引起漿料增稠，漿料無(wú)法加工。如果能夠提高cmc對(duì)石墨的包覆效果，減少石墨對(duì)sbr表面活性劑的吸附，并通過(guò)添加劑的干擾阻擋石墨對(duì)sbr表面活性劑的吸附，就可以提高石墨的加工范圍，提高漿料的穩(wěn)定性，最終提高鋰離子電池的綜合性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種鋰離子電池負(fù)極漿料制備方法，提高cmc對(duì)石墨的包覆效果，減少石墨對(duì)sbr表面活性劑的吸附，提高漿料的穩(wěn)定性，提高鋰離子電池綜合性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

鋰離子電池負(fù)極漿料制備方法，

1）首先將定量的石墨用氣流分級(jí)機(jī)進(jìn)行大小顆粒分級(jí)，分離出石墨中位粒徑≤10μm顆粒和中位粒徑＞10μm顆粒。。

2）然后將定量的導(dǎo)電劑、中位粒徑≤10μm石墨顆粒與加入占總量20~40%的羧甲基纖維素鈉（cmc）水膠液放入攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，分散線速度（14~15）m/s，分散時(shí)間（1~2）h，接著加入剩余加入總量60~80%的羧甲基纖維素鈉（cmc）水膠液和中位粒徑＞10μm石墨顆粒進(jìn)行攪拌，分散線速度（13~14）m/s，分散時(shí)間（2~3）h；

3）隨后在漿料中加入定量的10~20%質(zhì)量濃度的十二烷基硫酸鈉水溶液，進(jìn)行慢速攪拌，分散線速度（0.5~1）m/s，分散時(shí)間（0.5~1）h；

4）最后加入定量的丁苯橡膠（sbr）乳液，進(jìn)行慢速攪拌，分散線速度（0.5~1）m/s，分散時(shí)間（0.5~1）h，得到穩(wěn)定良好的鋰電池負(fù)極漿料。

作為優(yōu)選，導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑、乙炔黑或碳納米管中的一種或混合物。

作為優(yōu)選，該發(fā)明中加入石墨、羧甲基纖維素鈉（cmc）、導(dǎo)電劑、十二烷基硫酸鈉和丁苯橡膠（sbr）的質(zhì)量比為（93.7~96.9）:（1.0~1.5）:（0.5~2.0）:（0.1~0.3）:（1.5~2.5）。

作為優(yōu)選，羧甲基纖維素鈉（cmc）水膠液制備過(guò)程為首先將275份去離子水放入攪拌機(jī)中，然后放入3.3份羧甲基纖維素鈉（cmc）攪拌4h，公轉(zhuǎn)30r/min，分散2000r/min，分散線速度5.23m/s，靜置30min備用,制備出羧甲基纖維素鈉（cmc）水溶液。

作為優(yōu)選，步驟2）中，取76份羧甲基纖維素鈉（cmc）水膠液放入攪拌機(jī)中，加入25份的導(dǎo)電劑碳黑和45份中位粒徑≤10μm石墨顆粒攪拌2h，公轉(zhuǎn)40r/min，分散1500r/min，分散線速度3.93m/s，將177份羧甲基纖維素鈉（cmc）水膠液和180份中位粒徑＞10μm石墨顆粒加入，然后攪拌3h，公轉(zhuǎn)50r/min，分散4000r/min，分散線速度10.47m/s；

步驟3）中，最后在漿料中加入5份10%濃度的十二烷基硫酸鈉水溶液，進(jìn)行慢速攪拌0.5h，公轉(zhuǎn)40r/min，分散50r/min，分散線速度0.13m/s；

步驟4）中，最后加入10份sbr乳液攪拌0.5h，公轉(zhuǎn)40r/min，分散50r/min，分散線速度0.13m/s，得到的負(fù)極漿料。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是：

1、該發(fā)明將石墨進(jìn)行大小顆粒分級(jí)，先分散中位粒徑≤10μm石墨顆粒，將定量的導(dǎo)電劑、中位粒徑≤10μm石墨顆粒與（20~40）%量的cmc水膠液放入攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，中位粒徑相對(duì)較小的顆粒不易分散，表面包覆的cmc膠體較多，首先將中位粒徑相對(duì)較小的顆粒進(jìn)行高速分散，可以提高石墨材料的分散效果和cmc對(duì)石墨的良好包覆，緩解了石墨對(duì)sbr表面活性劑的吸附，提高負(fù)極漿料加工性能。

2、該發(fā)明繼續(xù)對(duì)中位粒徑相對(duì)較大的顆粒進(jìn)行分散，降低分散線速度，減少對(duì)cmc的破壞，可以提高負(fù)極漿料的穩(wěn)定性。

3、該發(fā)明在漿料中加入定量的（10~20）%濃度的十二烷基硫酸鈉水溶液，進(jìn)行慢速攪拌，最后加入定量的sbr（丁苯橡膠）乳液，進(jìn)行慢速攪拌，石墨表面不能完全均勻的包覆均勻的cmc膜層，吸附十二烷基硫酸鈉表面活性劑，阻擋了石墨對(duì)sbr表面活性劑的吸附，避免了sbr間的相互交聯(lián)聚結(jié)引起的漿料增稠無(wú)法加工等問(wèn)題，提高了sbr的分散效果和粘結(jié)作用，最終提高鋰離子電池的綜合性能。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例中本發(fā)明負(fù)極漿料制備試驗(yàn)制備漿料粘度曲線；

圖2為實(shí)施例中本發(fā)明負(fù)極漿料制備試驗(yàn)制備漿料sem。

圖3為實(shí)施例中傳統(tǒng)負(fù)極漿料制備試驗(yàn)制備漿料照片；

圖4為實(shí)施例中本發(fā)明負(fù)極漿料制備試驗(yàn)制備漿料照片。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明的具體內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明：

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：鋰離子電池負(fù)極漿料制備方法包括以下步驟：首先將定量的石墨用氣流分級(jí)機(jī)進(jìn)行大小顆粒分級(jí)，主要分離出石墨中位粒徑≤10μm顆粒和中位粒徑＞10μm顆粒。同時(shí)常規(guī)工藝制備出1.0~1.5%濃度的羧甲基纖維素鈉（cmc）水膠液。

將定量的導(dǎo)電劑、中位粒徑≤10μm石墨顆粒與占加入總量20~40%的cmc水膠液放入攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，分散線速度14~15m/s，分散時(shí)間1~2h，接著加入剩余占總量的60~80%的羧甲基纖維素鈉（cmc）水膠液和中位粒徑＞10μm石墨顆粒進(jìn)行攪拌，分散線速度13~14m/s，分散時(shí)間2~3h。

隨后在漿料中加入定量的10~20%濃度的十二烷基硫酸鈉水溶液，進(jìn)行慢速攪拌，分散線速度0.5~1m/s，分散時(shí)間0.5~1h，最后加入定量的sbr（丁苯橡膠）乳液，進(jìn)行慢速攪拌，分散線速度0.5~1m/s，分散時(shí)間0.5~1h，得到穩(wěn)定良好的鋰電池負(fù)極漿料。

該發(fā)明中導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑、乙炔黑或碳納米管中的一種或混合物。該發(fā)明中加入石墨、cmc、導(dǎo)電劑、十二烷基硫酸鈉和sbr的質(zhì)量比為（93.7~96.9）:（1.0~1.5）:（0.5~2.0）:（0.1~0.3）:（1.5~2.5）。

對(duì)比例

傳統(tǒng)負(fù)極漿料制備試驗(yàn)，首先將2500g去離子水放入攪拌機(jī)（5l雙行星分散機(jī)廣州紅運(yùn)混合設(shè)備有限公司）中，然后放入30gcmc（mac350hc日本制紙株式會(huì)社）攪拌4h，公轉(zhuǎn)30r/min，分散2000r/min，分散線速度5.23m/s，制備出cmc水溶液，靜置30min后放入25g導(dǎo)電劑碳黑（特密高super-p）攪拌2h，公轉(zhuǎn)40r/min，分散3000r/min，分散線速度7.85m/s，再加入2400g石墨（fsn-1上海杉杉科技有限公司）攪拌3h，公轉(zhuǎn)50r/min，分散4000r/min，分散線速度10.47m/s，最后加入100gsbr乳液（bm-451b日本瑞翁）攪拌0.5h，公轉(zhuǎn)40r/min，分散50r/min，分散線速度0.13m/s。將得到的負(fù)極漿料進(jìn)行漿料穩(wěn)定性測(cè)試，即對(duì)漿料進(jìn)行慢速攪拌24h，公轉(zhuǎn)40r/min，分散0r/min，分散線速度0m/s，觀察漿料情況，發(fā)現(xiàn)漿料增稠，無(wú)法進(jìn)行涂覆加工，漿料照片如圖1所示。

本發(fā)明實(shí)施例

負(fù)極漿料制備試驗(yàn)，首先將3000g石墨（fsn-1上海杉杉科技有限公司）用氣流分級(jí)機(jī)（lhb-10濰坊正遠(yuǎn)粉體工程設(shè)備有限公司）進(jìn)行大小顆粒分級(jí)，分離出石墨中位粒徑≤10μm顆粒和中位粒徑＞10μm顆粒備用，其中收集到中位粒徑≤10μm石墨顆粒555g，收集到中位粒徑＞10μm石墨顆粒2260g。然后將2750g去離子水放入攪拌機(jī)（5l雙行星分散機(jī)廣州紅運(yùn)混合設(shè)備有限公司）中，放入33gcmc（mac350hc日本制紙株式會(huì)社）攪拌4h，公轉(zhuǎn)30r/min，分散2000r/min，分散線速度5.23m/s，制備出cmc水溶液，靜置30min備用。

取760gcmc膠溶液放入另一攪拌機(jī)（dpd-2r5l雙行星分散機(jī)羅斯（無(wú)錫）設(shè)備有限公司）中，加入25g的導(dǎo)電劑碳黑（特密高super-p）和450g中位粒徑≤10μm石墨顆粒攪拌2h，公轉(zhuǎn)40r/min，分散1500r/min，分散線速度3.93m/s。將1770gcmc和1800g中位粒徑＞10μm石墨顆粒攪拌3h，公轉(zhuǎn)50r/min，分散4000r/min，分散線速度10.47m/s。

最后在漿料中加入50g10%濃度的十二烷基硫酸鈉水溶液，進(jìn)行慢速攪拌0.5h，公轉(zhuǎn)40r/min，分散50r/min，分散線速度0.13m/s。最后加入100gsbr乳液（bm-451b日本瑞翁）攪拌0.5h，公轉(zhuǎn)40r/min，分散50r/min，分散線速度0.13m/s。同樣將得到的負(fù)極漿料進(jìn)行漿料穩(wěn)定性測(cè)試，即對(duì)漿料進(jìn)行慢速攪拌24h，公轉(zhuǎn)40r/min，分散0r/min，觀察漿料情況，發(fā)現(xiàn)漿料流動(dòng)性良好，涂覆加工性能好，漿料照片如圖2所示，漿料粘度曲線如圖.3所示，涂覆極片sem如圖4所示。

將石墨進(jìn)行大小顆粒分級(jí)，先分散中位粒徑≤10μm石墨顆粒，將定量的導(dǎo)電劑、中位粒徑≤10μm石墨顆粒與占加入總量20~40%的cmc水膠液放入攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，中位粒徑相對(duì)較小的顆粒不易分散，表面包覆的cmc膠體較多，首先將中位粒徑相對(duì)較小的顆粒進(jìn)行高速分散，可以提高石墨材料的分散效果和cmc對(duì)石墨的良好包覆，緩解了石墨對(duì)sbr表面活性劑的吸附，提高負(fù)極漿料加工性能。

該發(fā)明繼續(xù)對(duì)中位粒徑相對(duì)較大的顆粒進(jìn)行分散，降低分散線速度，減少對(duì)cmc的破壞，可以提高負(fù)極漿料的穩(wěn)定性。該發(fā)明在漿料中加入定量的10~20%濃度的十二烷基硫酸鈉水溶液，進(jìn)行慢速攪拌，最后加入定量的丁苯橡膠（sbr）乳液，進(jìn)行慢速攪拌，石墨表面不能完全均勻的包覆均勻的cmc膜層，吸附十二烷基硫酸鈉表面活性劑，阻擋了石墨對(duì)sbr表面活性劑的吸附，避免了sbr間的相互交聯(lián)聚結(jié)引起的漿料增稠無(wú)法加工等問(wèn)題，提高了sbr的分散效果和粘結(jié)作用，最終提高鋰離子電池的綜合性能。

技術(shù)特征：

1.一種鋰離子電池負(fù)極漿料制備方法，其特征是，

1）首先將定量的石墨用氣流分級(jí)機(jī)進(jìn)行大小顆粒分級(jí)，分離出石墨中位粒徑≤10μm顆粒和中位粒徑＞10μm顆粒；

2）然后將定量的導(dǎo)電劑、中位粒徑≤10μm石墨顆粒與加入占總量20~40%的羧甲基纖維素鈉（cmc）水膠液放入攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，分散線速度（14~15）m/s，分散時(shí)間（1~2）h，接著加入剩余加入總量60~80%的羧甲基纖維素鈉（cmc）水膠液和中位粒徑＞10μm石墨顆粒進(jìn)行攪拌，分散線速度（13~14）m/s，分散時(shí)間（2~3）h；

3）隨后在漿料中加入定量的10~20%質(zhì)量濃度的十二烷基硫酸鈉水溶液，進(jìn)行慢速攪拌，分散線速度（0.5~1）m/s，分散時(shí)間（0.5~1）h；

4）最后加入定量的丁苯橡膠（sbr）乳液，進(jìn)行慢速攪拌，分散線速度（0.5~1）m/s，分散時(shí)間（0.5~1）h，得到穩(wěn)定良好的鋰電池負(fù)極漿料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池負(fù)極漿料制備方法，其特征是，導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑、乙炔黑或碳納米管中的一種或混合物。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池負(fù)極漿料制備方法，其特征是，該發(fā)明中加入石墨、羧甲基纖維素鈉（cmc）、導(dǎo)電劑、十二烷基硫酸鈉和丁苯橡膠（sbr）的質(zhì)量比為（93.7~96.9）:（1.0~1.5）:（0.5~2.0）:（0.1~0.3）:（1.5~2.5）。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池負(fù)極漿料制備方法，其特征是，羧甲基纖維素鈉（cmc）水膠液制備過(guò)程為首先將275份去離子水放入攪拌機(jī)中，然后放入3.3份羧甲基纖維素鈉（cmc）攪拌4h，公轉(zhuǎn)30r/min，分散2000r/min，分散線速度5.23m/s，靜置30min備用,制備出羧甲基纖維素鈉（cmc）水溶液。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池負(fù)極漿料制備方法，其特征是，

步驟2）中，取76份羧甲基纖維素鈉（cmc）水膠液放入攪拌機(jī)中，加入25份的導(dǎo)電劑碳黑和45份中位粒徑≤10μm石墨顆粒攪拌2h，公轉(zhuǎn)40r/min，分散1500r/min，分散線速度3.93m/s，將177份羧甲基纖維素鈉（cmc）水膠液和180份中位粒徑＞10μm石墨顆粒加入，然后攪拌3h，公轉(zhuǎn)50r/min，分散4000r/min，分散線速度10.47m/s；

步驟3）中，最后在漿料中加入5份10%濃度的十二烷基硫酸鈉水溶液，進(jìn)行慢速攪拌0.5h，公轉(zhuǎn)40r/min，分散50r/min，分散線速度0.13m/s；

步驟4）中，最后加入10份sbr乳液攪拌0.5h，公轉(zhuǎn)40r/min，分散50r/min，分散線速度0.13m/s，得到的負(fù)極漿料。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋰離子電池負(fù)極漿料制備方法。鋰離子電池負(fù)極漿料制備方法，首先將定量的石墨用氣流分級(jí)機(jī)進(jìn)行大小顆粒分級(jí)，然后將定量的導(dǎo)電劑、中位粒徑≤10μm石墨顆粒與加入占總量20~40%的羧甲基纖維素鈉（CMC）水膠液放入攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，接著加入剩余加入總量60~80%的羧甲基纖維素鈉（CMC）水膠液和中位粒徑＞10μm石墨顆粒進(jìn)行攪拌；隨后在漿料中加入定量的10~20%質(zhì)量濃度的十二烷基硫酸鈉水溶液，進(jìn)行慢速攪拌，最后加入定量的丁苯橡膠（SBR）乳液，進(jìn)行慢速攪拌，得到穩(wěn)定良好的鋰電池負(fù)極漿料。本發(fā)明提高了SBR的分散效果和粘結(jié)作用，最終提高鋰離子電池的綜合性能。

技術(shù)研發(fā)人員：王勇;張敬捧

受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東精工電子科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.04.20

技術(shù)公布日：2021.07.23