導電漿料及其制備方法、涂布有該導電漿料的極片和鋰離子電池的制作方法
【專利摘要】本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種用于鋰離子電池的導電漿料，包括涂布于正極片上的正極導電漿料以及涂布于負極片上的負極導電漿料，按質量百分數計，所述正極導電漿料包括正極活性物質92.5％～95.5％、正極粘結劑0.5％～3.5％，以及導電劑2.5％～5.5％；所述負極導電漿料包括負極活性物質93％～96％、負極粘結劑1.4％～3.4％、導電劑0.9％～3.9％、以及增稠劑0.2％～2.2％。本發明制備的導電漿料導電性能穩定、且分散效果好、不易沉降。本發明還涉及該導電漿料的制備方法及包含有該導電漿料的極片和鋰離子電池。
【專利說明】
導電漿料及其制備方法、涂布有該導電漿料的極片和鋰離子 電池
技術領域
[0001] 本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種鋰離子電池用的導電漿料及其制 備方法、采用該導電漿料制備的極片和鋰離子電池。
【背景技術】
[0002] 鋰離子電池具有能量密度高、安全性能好和成本低廉等優點，在新能源領域中具 有廣闊的應用前景：一方面可作為動力電池，可廣泛地應用于插電式混合動力車、電動汽 車、空間飛行器以及水下潛器等；另一方面也可以作為儲能電池，可應用于通訊基站的備用 電源、風能和太陽能儲能、遠離市電區域的邊遠地區供電電源等。在鋰離子電池的制程中， 涂布于極片上的導電漿料的配制是關鍵而又重要的一個環節，導電漿料的均勻性和穩定性 關系到涂布極片的一致性、最終影響成品鋰離子電池的安全性能和電化學性能。目前，常規 的鋰離子電池在配制導電漿料過程中存在制備周期過長、分散效果差等問題，導致涂布過 程中導電漿料易沉降，從而影響涂布極片的效果，進而影響鋰離子電池的性能。
[0003] 因此，尋求一種優良的負極配料方法，縮短配料周期、提高漿料分散效果及穩定性 成為鋰離子電池制程中非常重要的工作。
[0004] 有鑒于此，有必要提供一種新的導電漿料以制備出具有良好的電化學性能的高倍 率性能的鋰離子電池，以解決上述問題。

【發明內容】

[0005] 針對上述現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種用于鋰離子電池的導 電漿料，以解決上述問題；
[0006] 本發明的目的之二在于提供上述導電漿料的制備方法；
[0007] 本發明的目的之三在于提供一種鋰離子電池的極片，其上涂布有上述導電漿料；
[0008] 本發明的目的之四在于提供一種鋰離子電池，其包括上述導電漿料。
[0009] 為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：
[0010] -種用于鋰離子電池的導電漿料，所述導電漿料包括涂布于正極片上的正極導電 漿料以及涂布于負極片上的負極導電漿料，按質量百分數計，所述正極導電漿料包括正極 活性物質92.5%~95.5%、正極粘結劑0.5%~3.5%，以及導電劑2.5%~5.5%;所述負極 導電漿料包括負極活性物質93%~96%、負極粘結劑0.4%~3.4%、導電劑0.9%~3.9%， 以及增稠劑0.2%~2.2%。
[0011] 較佳地，所述正極活性物質為鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰或磷酸鐵鋰，所述正極粘結劑為 聚偏氟乙烯，所述導電劑為炭黑或碳納米管。
[0012] 較佳地，所述負極活性物質為石墨，所述負極粘結劑為丁苯橡膠，所述導電劑為炭 黑或碳納米管，所述增稠劑為羥甲基纖維素。
[0013] 本發明還提供一種用于鋰離子電池的導電漿料的制備方法，所述導電漿料包括涂 布于正極片上的正極導電漿料以及涂布于負極片上的負極導電漿料，制備所述正極導電漿 料包括步驟（1)按以下質量百分數分別稱取以下物料:正極活性物質92.5%~95.5%、正極 粘結劑〇. 5%~3.5%，以及導電劑2.5%~5.5% ;制備所述負極導電漿料包括步驟(1)按以 下質量百分數分別稱取以下物料:負極活性物質93%~96%、負極粘結劑0.4%~3.4%、導 電劑0.9%~3.9%，以及增稠劑0.2%~2.2%。
[0014]較佳地，所述正極活性物質為鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰或磷酸鐵鋰，所述正極粘結劑為 聚偏氟乙烯，所述導電劑為炭黑或碳納米管。
[0015] 較佳地，所述負極活性物質為石墨，所述負極粘結劑為丁苯橡膠，所述導電劑為炭 黑或碳納米管，所述增稠劑為羥甲基纖維素。
[0016] 較佳地，制備所述正極導電漿料還包括步驟：（2)在攪拌速度47~59rpm、分散速度 1595~1925rpm的條件下攪拌正極粘結劑3~5小時；（3)加入導電劑，并在攪拌速度47~ 59rpm、分散速度1815~2145rpm的條件下攪拌1~2小時；以及(4)加入正極活動物質，并在 攪拌速度55~67rpm、分散速度1815~2145rpm的條件下攪拌2~3小時，從而制得所述正極 導電漿料。
[0017]較佳地，制備所述負極導電漿料還包括步驟：（2)在攪拌速度47~59rpm、分散速度 1595~1925rpm的條件下攪拌增稠劑3~4小時；（3)加入導電劑，并在攪拌速度47~59rpm、 分散速度1595~1925rpm的條件下攪拌0.5~1.5小時；（4)加入負極活性物質，并在攪拌速 度55~67rpm、分散速度1815~2145rpm的條件下攪拌2.5~3.5小時；以及(5)加入粘結劑， 并在攪拌速度16~28rpm、分散速度627~957rpm的條件下攪拌0.5~1小時，從而制得所述 負極導電漿料。
[0018]較佳地，制備所述正極導電漿料還包括步驟(5)加入N-甲基吡咯烷酮，并在攪拌速 度32~44rpm的條件下攪拌0.2~1小時，以調整所述正極導電漿料的粘度。
[0019] 較佳地，制備所述負極導電漿料還包括步驟(6)加入去離子水，并在攪拌速度32~ 44rpm的條件下攪拌0.2~1小時，以調整所述負極導電楽;料的粘度。
[0020] 本發明的制備方法簡單易行，適宜大規模的生產。
[0021] 本發明還公開一種鋰離子電池的極片，所述極片包括正極片以及負極片，所述正 極片上涂布有上述正極導電漿料或上述制備方法制備的所述正極導電漿料，所述負極片上 涂布有上述負極導電漿料或上述制備方法制備的所述負極導電漿料。
[0022] 本發明還公開一種鋰離子電池，所述鋰離子電池包括有正極片及負極片，所述正 極片上涂布有上述正極導電漿料或上述制備方法制備的所述正極導電漿料，所述負極片上 涂布有上述負極導電漿料或上述制備方法制備的所述負極導電漿料。
[0023] 本發明的鋰離子電池及其極片，由于采用了上述導電漿料，上述導電漿料具有良 好的導電性、內阻小且分散效果好，使得制得的鋰離子電池具有較好的高倍率性能及循環 穩定性，進而擴展了鋰離子電池的使用范圍，延長了鋰離子電池的使用壽命。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明動力鋰離子電池高倍率放電性能測試數據。
[0025]圖2為本發明動力鋰離子電池循環性能測試數據。
【具體實施方式】
[0026]下面將結合附圖和上述
【發明內容】
對本發明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。 [0027]本發明用于鋰離子電池的導電漿料，包括涂布于正極片上的正極導電漿料以及涂 布于負極片上的負極導電漿料，下面分別介紹正極導電漿料及負極導電漿料的制備方法的 多個實施例。
[0028] 實施例一：
[0029]制備正極導電漿料包括步驟：
[0030] (1)按以下質量百分數分別稱取以下物料:正極活性物質92.5%、正極粘結劑2%， 以及導電劑5.5%;
[0031] (2)在攪拌速度47rpm、分散速度1595rpm的條件下攪拌正極粘結劑3小時；
[0032] (3)加入導電劑，并在攪拌速度47rpm、分散速度1815rpm的條件下攪拌1小時；
[0033] (4)加入正極活動物質，并在攪拌速度55rpm、分散速度1815rpm的條件下攪拌2小 時，從而制得正極導電漿料；以及
[0034] (5)加入N-甲基吡咯烷酮，并在攪拌速度32rpm的條件下攪拌0.2小時，以調整正極 導電漿料的粘度，以待涂布至正極片上。
[0035]制備負極導電漿料包括步驟：
[0036] (1)按以下質量百分數分別稱取以下物料:負極活性物質93%、負極粘結劑3.4%、 導電劑1.4%，以及增稠劑2.2%;
[0037] (2)在攪拌速度47rpm、分散速度1595rpm的條件下攪拌增稠劑3小時；
[0038] (3)加入導電劑，并在攪拌速度47rpm、分散速度1595rpm的條件下攪拌0.5小時；
[0039] (4)加入負極活性物質，并在攪拌速度55rpm、分散速度1815rpm的條件下攪拌2.5 小時；
[0040] (5)加入粘結劑，并在攪拌速度16rpm、分散速度627rpm的條件下攪拌0.5小時，從 而制得負極導電漿料;以及
[0041] (6)加入去離子水，并在攪拌速度32rpm的條件下攪拌0.2小時，以調整負極導電衆 料的粘度，以待涂布至負極片上。
[0042] 實施例二：
[0043]制備正極導電漿料包括步驟：
[0044] (1)按以下質量百分數分別稱取以下物料：正極活性物質95.5%、正極粘結劑 0.5%，以及導電劑4%;
[0045] (2)在攪拌速度59rpm、分散速度1925rpm的條件下攪拌正極粘結劑5小時；
[0046] (3)加入導電劑，并在攪拌速度59rpm、分散速度2145rpm的條件下攪拌2小時；
[0047] (4)加入正極活動物質，并在攪拌速度67rpm、分散速度2145rpm的條件下攪拌3小 時，從而制得正極導電漿料；以及
[0048] (5)加入N-甲基吡咯烷酮，并在攪拌速度44rpm的條件下攪拌1小時，以調整正極導 電漿料的粘度，以待涂布至正極片上。
[0049] 制備負極導電漿料包括步驟：
[0050] (1)按以下質量百分數分別稱取以下物料:負極活性物質96%、負極粘結劑1.4%、 導電劑2.4%，以及增稠劑0.2%;
[0051] (2)在攪拌速度59rpm、分散速度1925rpm的條件下攪拌增稠劑4小時；
[0052] (3)加入導電劑，并在攪拌速度59rpm、分散速度1925rpm的條件下攪拌1.5小時；
[0053] (4)加入負極活性物質，并在攪拌速度67rpm、分散速度2145rpm的條件下攪拌3.5 小時；
[0054] (5)加入粘結劑，并在攪拌速度28rpm、分散速度957rpm的條件下攪拌1小時，從而 制得負極導電漿料;以及
[0055] (6)加入去離子水，并在攪拌速度44rpm的條件下攪拌1小時，以調整負極導電漿料 的粘度，以待涂布至負極片上。
[0056] 實施例三：
[0057]制備正極導電漿料包括步驟：
[0058] (1)按以下質量百分數分別稱取以下物料:正極活性物質93%、正極粘結劑3.5%， 以及導電劑2.5%;
[0059] (2)在攪拌速度57印111、分散速度1900印1]1的條件下攪拌正極粘結劑4.5小時；
[0000] (3)加入導電劑，并在攪拌速度57rpm、分散速度2000rpm的條件下攪拌1.2小時；
[0061 ] (4)加入正極活動物質，并在攪拌速度65rpm、分散速度2000rpm的條件下攪拌2.3 小時，從而制得正極導電漿料；以及
[0062] (5)加入N-甲基吡咯烷酮，并在攪拌速度40rpm的條件下攪拌0.3小時，以調整正極 導電漿料的粘度，以待涂布至正極片上。
[0063]制備負極導電漿料包括步驟：
[0064] (1)按以下質量百分數分別稱取以下物料:負極活性物質94%、負極粘結劑1.8%、 導電劑3.9%，以及增稠劑0.3%;
[0065] (2)在攪拌速度57印111、分散速度1900印1]1的條件下攪拌增稠劑3.4小時；
[0066] (3)加入導電劑，并在攪拌速度57rpm、分散速度1900rpm的條件下攪拌0.7小時；
[0067] (4)加入負極活性物質，并在攪拌速度65rpm、分散速度2000rpm的條件下攪拌2.7 小時；
[0068] (5)加入粘結劑，并在攪拌速度18rpm、分散速度650rpm的條件下攪拌0.7小時，從 而制得負極導電漿料;以及
[0069] (6)加入去離子水，并在攪拌速度40rpm的條件下攪拌0.3小時，以調整負極導電衆 料的粘度，以待涂布至負極片上。
[0070] 實施例四：
[0071]制備正極導電漿料包括步驟：
[0072] (1)按以下質量百分數分別稱取以下物料:正極活性物質95%、正極粘結劑3%，以 及導電劑2 %;
[0073] (2)在攪拌速度49印111、分散速度1600印1]1的條件下攪拌正極粘結劑4.3小時；
[0074] (3)加入導電劑，并在攪拌速度49rpm、分散速度1900rpm的條件下攪拌1.3小時；
[0075] (4)加入正極活動物質，并在攪拌速度57印!11、分散速度1900印111的條件下攪拌2.3 小時，從而制得正極導電漿料；以及
[0076] (5)加入N-甲基吡咯烷酮，并在攪拌速度34rpm的條件下攪拌0.3小時，以調整正極 導電漿料的粘度，以待涂布至正極片上。
[0077]制備負極導電漿料包括步驟：
[0078] (1)按以下質量百分數分別稱取以下物料:負極活性物質95%、負極粘結劑3.1%、 導電劑0.9%，以及增稠劑1 %;
[0079] (2)在攪拌速度49印111、分散速度1600印1]1的條件下攪拌增稠劑3.3小時；
[0080] (3)加入導電劑，并在攪拌速度49rpm、分散速度1600rpm的條件下攪拌0.8小時；
[0081 ] (4)加入負極活性物質，并在攪拌速度57印111、分散速度1900印1]1的條件下攪拌2.8 小時；
[0082] (5)加入粘結劑，并在攪拌速度18rpm、分散速度630rpm的條件下攪拌0.8小時，從 而制得負極導電漿料;以及
[0083] (6)加入去離子水，并在攪拌速度34rpm的條件下攪拌0.3小時，以調整負極導電衆 料的粘度，以待涂布至負極片上。
[0084]本發明的制備方法簡單易行，適宜大規模的生產。
[0085]具體地，上述正極活性物質為鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰或磷酸鐵鋰，正極粘結劑為聚偏 氟乙烯(PVDF)，導電劑為炭黑或碳納米管，負極活性物質為石墨，負極粘結劑為丁苯橡膠 (SBR)，增稠劑為羥甲基纖維素(CMC)。
[0086] 分別測試上述各實施例制得的正極導電漿料的粘度(如表1所示)和負極導電漿料 的粘度(如表2所示）。
[0087]
[0090]表 2
[0091]表1及表2數據顯示，由上述方法制得的正極導電漿料及負極導電漿料的粘度良 好。
[0092]將上述實施例一至實施例四制得的正極導電漿液分別涂布至正極片上、負極導電 漿液涂布至負極片上，再按照現有工藝將極片制備成鋰離子電池，由于本發明的鋰離子電 池及其極片采用了上述導電漿料，上述導電漿料具有良好的導電性、內阻小且分散效果好， 使得制得的鋰離子電池具有較好的高倍率放電性能及循環穩定性，進而擴展了鋰離子電池 的使用范圍，延長了鋰離子電池的使用壽命。分別地，如圖1所示，實施例一至四制得的動力 鋰電池在40C高放電倍率的條件下，其放電容量比率也能達到90%以上，可見，上述動力鋰 電池具有較好的高倍率放電性能;如圖2所示，實施例一至四制得的動力鋰電池在5C倍率下 充放電循環，數據顯示，循環300個周期后，其容量保持率仍然在89%以上，可見，上述動力 鋰電池具有較好的循環穩定性。
[0093]上述實施例，只是本發明的較佳實施例，并非用來限制本發明實施范圍，故凡以本 發明權利要求所述的構造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均應包括在本發明權利要 求范圍之內。
【主權項】
1. 一種用于鋰離子電池的導電漿料，其特征在于，所述導電漿料包括涂布于正極片上 的正極導電漿料以及涂布于負極片上的負極導電漿料，按質量百分數計， 所述正極導電漿料包括： 正極活性物質 92.5%~95.5%; 正極粘結劑 0.5%~3.5%;以及 導電劑 2.5%~5.5%; 所述負極導電漿料包括： 負極活性物質 93%~96%; 負極粘結劑 1.4%~3.4%; 導電劑 0.9%~3.9%;以及 增稠劑 0.2%~2.2%。2. 根據權利要求1所述的用于鋰離子電池的導電漿料，其特征在于，所述正極活性物質 為鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰或磷酸鐵鋰，所述正極粘結劑為聚偏氟乙烯，所述導電劑為炭黑或碳 納米管。3. 根據權利要求1所述的用于鋰離子電池的導電漿料，其特征在于，所述負極活性物質 為石墨，所述負極粘結劑為丁苯橡膠，所述導電劑為炭黑或碳納米管，所述增稠劑為羥甲基 纖維素。4. 一種用于鋰離子電池的導電漿料的制備方法，其特征在于，所述導電漿料包括涂布 于正極片上的正極導電漿料以及涂布于負極片上的負極導電漿料，其特征在于， 制備所述正極導電漿料包括步驟(1)按以下質量百分數分別稱取以下物料： 正極活性物質 92.5%~95.5%; 正極粘結劑 0.5%~3.5%;以及 導電劑 2.5%~5.5%; 制備所述負極導電漿料包括步驟(1)按以下質量百分數分別稱取以下物料： 負極活性物質 93%~96%; 負極粘結劑 1.4%~3 4%; 導電劑 0.9%~3.9%;以及 增稠劑 0,2%~2.2%。5. 根據權利要求4所述的用于鋰離子電池的導電漿料的制備方法，其特征在于，所述正 極活性物質為鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰或磷酸鐵鋰，所述正極粘結劑為聚偏氟乙烯，所述導電劑 為炭黑或碳納米管。6. 根據權利要求4所述的用于鋰離子電池的導電漿料的制備方法，其特征在于，所述負 極活性物質為石墨，所述負極粘結劑為丁苯橡膠，所述導電劑為炭黑或碳納米管，所述增稠 劑為羥甲基纖維素。7. 根據權利要求4所述的用于鋰離子電池的導電漿料的制備方法，其特征在于，制備所 述正極導電漿料還包括步驟： (2) 在攪拌速度47~59rpm、分散速度1595~1925rpm的條件下攪拌正極粘結劑3~5小 時； (3) 加入導電劑，并在攪拌速度47~59rpm、分散速度1815~2145印111的條件下攪拌1~2 小時；以及 (4) 加入正極活動物質，并在攪拌速度55~67rpm、分散速度1815~2145rpm的條件下攪 拌2~3小時，從而制得所述正極導電漿料。8. 根據權利要求4所述的用于鋰離子電池的導電漿料的制備方法，其特征在于，制備所 述負極導電漿料還包括步驟： (2) 在攪拌速度47~59rpm、分散速度1595~1925rpm的條件下攪拌增稠劑3~4小時； (3) 加入導電劑，并在攪拌速度47~59rpm、分散速度1595~1925rpm的條件下攪拌0.5 ~1.5小時； (4) 加入負極活性物質，并在攪拌速度55~67rpm、分散速度1815~2145rpm的條件下攪 拌2.5~3.5小時；以及 (5) 加入粘結劑，并在攪拌速度16~28rpm、分散速度627~957rpm的條件下攪拌0.5~1 小時，從而制得所述負極導電漿料。9. 根據權利要求7所述的用于鋰離子電池的導電漿料的制備方法，其特征在于，制備所 述正極導電漿料還包括步驟(5)加入N-甲基吡咯烷酮，并在攪拌速度32~44rpm的條件下攪 拌0.2~1小時，以調整所述正極導電漿料的粘度。10. 根據權利要求8所述的用于鋰離子電池的導電漿料的制備方法，其特征在于，制備 所述負極導電漿料還包括步驟(6)加入去離子水，并在攪拌速度32~44rpm的條件下攪拌 0.2~1小時，以調整所述負極導電漿料的粘度。11. 一種鋰離子電池的極片，其特征在于，所述極片包括正極片以及負極片，所述正極 片上涂布有如權利要求1~3任一項所述的正極導電漿料或權利要求4~10任一項所述制備 方法制備的所述正極導電漿料，所述負極片上涂布有如權利要求1~3任一項所述的負極導 電漿料或權利要求4~10任一項所述制備方法制備的所述負極導電漿料。12. -種鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池包括有正極片及負極片，所述正極 片上涂布有如權利要求1~3任一項所述的正極導電漿料或權利要求4~10任一項所述制備 方法制備的所述正極導電漿料，所述負極片上涂布有如權利要求1~3任一項所述的負極導 電漿料或權利要求4~10任一項所述制備方法制備的所述負極導電漿料。
【文檔編號】H01M4/131GK105932222SQ201610313224
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月11日
【發明人】陳志道, 湯欣平, 楊前新, 朱瑞寶, 張明發
【申請人】東莞市久森新能源有限公司