一种锂离子电池负极浆料沉浆补胶方法与流程

1.本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池负极浆料沉浆补胶方法。


背景技术：

2.锂离子电池具有高电压、高比能量、长寿命的特点，在新能源车、储能、便携式电子设备等行业有着广泛的应用。配料工序作为锂离子电池制造过程中的重要环节，直接影响着涂布性能，对极片质量、电池的品质和一致性起着至关重要的作用。
3.目前，锂离子电池负极浆料的粘结剂体系主要是羧甲基纤维素钠(cmc)加丁苯橡胶(sbr)体系，cmc具有增稠、分散、悬浮、粘合、成膜等优良性能，起着分散石墨、提高浆料粘度和稳定性的作用；但cmc是脆性材料，辊压后易碎，需要搭配柔性的sbr使用。胶液状态的cmc稳定性较差，会受到ph、温度、搅拌速度和搅拌时间的影响，结构发生变化，粘结力下降引起浆料沉浆。当浆料沉浆时，为避免浆料浪费，在不影响后续工艺和锂离子电池性能的前提下，会通过补胶(即补充cmc胶液)来提高浆料粘度和分散性，恢复浆料作用。
4.现有的补胶方法需要对电池负极进行配料，分为干混和湿混工艺，干混需要单独配制胶液后再加入胶液进行搅拌，费时费力；湿混工艺会提前预留胶液，但若无沉浆现象、无需补胶时，预留胶液容易造成材料浪费，且预留胶液存放时间过长时，其胶粘性和稳定性也会降低。


技术实现要素：

5.基于此，本发明实施例提供一种锂离子电池负极浆料沉浆补胶方法，旨在解决现有的cmc胶液加注工艺中需要单独配制胶液、胶液长期放置容易导致粘性不稳定，从而影响后续涂布工序等一系列技术问题。
6.为实现上述目的，本发明实施例提供一种锂离子电池负极浆料沉浆补胶方法，适用于锂离子电池，包括如下步骤：
7.s01、在溶剂中加入cmc粉末，搅拌均匀，得到固液混合物；
8.s02、边搅拌边将步骤s01中得到的固液混合物加入所述锂离子电池的负极浆料中，得到混合浆料；
9.s03、对步骤s02中的混合浆料进行机械搅拌至均匀。
10.步骤s01中，
11.作为优选的实施方式，所述溶剂为乙醇水溶液或者为与水互溶、且与cmc不相溶的溶剂。
12.作为优选的实施方式，所述乙醇水溶液的乙醇体积浓度为5％～99.5％。当乙醇体积浓度越小，cmc的溶胀越严重，内部cmc会有干粉形成，进而出现大块固体团聚，很难获得均匀的固液混合物。
13.作为优选的实施方式，所述乙醇水溶液的乙醇体积浓度为60％～99％。
14.作为优选的实施方式，所述cmc粉末和所述乙醇水溶液的质量比为1:(1～100)。乙醇水溶液(乙醇)越多，单位体积内的固体越少，cmc粉末的分散程度(瞬时性分布均匀)越大。
15.作为优选的实施方式，所述cmc粉末和所述乙醇水溶液的质量比为1:(4～49)。这样，能够有效提高cmc的溶解度，从而形成固液混合物(该固液混合物不是胶液，其没有粘性，易于搅拌混合)，进而保证混合的均匀性。
16.作为优选的实施方式，所述固液混合物中，大块固体团聚的体积占所述固液混合物体积的比值≤1/5。
17.步骤s02中，
18.作为优选的实施方式，所述cmc粉末的重量为所述锂离子电池的负极干粉重量的0.1％～5％；
19.所述搅拌为人工搅拌或机器搅拌。
20.步骤s03中，
21.作为优选的实施方式，所述机械搅拌的工艺条件，与未补胶前的所述锂离子电池的负极浆料的搅拌工艺条件一致。这样，能够确保补胶之后的浆料与原始的负极浆料保持一致的性能，进而确保补胶前后的锂离子电池性能的一致性，同时，也便于仪器操作，不需要重新设置转速工艺。
22.本发明提出的技术方案中，具有以下有益效果：
23.本技术能够有效解决现有的锂离子电池负极浆料补胶操作不便，需要单独配制胶液，提前预留胶液造成浪费材料，胶液存放时间过长导致胶黏性和稳定性受到影响等技术问题。本技术通过将cmc粉末加入与水互溶、且与cmc不相溶的溶剂中，搅拌后加入浆料中，按具体的电池负极搅拌工艺进行搅拌一段时间后恢复浆料性能；可以实现在无需单独配制胶液的情况下，减少整体配料和搅拌时间；通过本技术，可以实现有效减少cmc粉末直接与水接触膨胀产生的大块团聚，减少cmc在浆料中充分分散的时间。补胶后的浆料经充分搅拌后细度、粘度均能达到正常水平，不影响后续涂布工序，对提高生产效率、增加经济效益有着重要意义。
具体实施方式
24.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
26.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
27.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
28.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
29.目前，锂离子电池负极浆料的粘结剂体系主要是羧甲基纤维素钠(cmc)加丁苯橡胶(sbr)体系，cmc具有增稠、分散、悬浮、粘合、成膜等优良性能，起着分散石墨、提高浆料粘度、防止沉浆的作用；然而溶液状态的cmc稳定性较差，会受到ph、温度、搅拌速度和搅拌时间的影响，结构发生变化，粘结力下降引起浆料沉浆。当浆料沉浆时，为避免浆料浪费，在不影响后续工艺和锂离子电池性能的前提下，会进行补胶来提高浆料粘度和分散性，恢复浆料作用。但是目前的补胶工艺存在以下缺点：干混工艺需要单独配置配制胶液，再加入胶液进行搅拌，费时费力；湿混工艺会提前预留胶液，但无沉浆现象会浪费材料，且胶液存放时间过长会导致胶粘性和稳定性会受到影响。为了解决上述技术问题，本发明提出了一种锂离子电池负极浆料沉浆补胶方法。
30.实施例一
31.本实施例的锂离子电池负极浆料为在25℃、公转30转/min、自转1500转/min下分散0.5h后出现沉浆现象的负极浆料。
32.一种锂离子电池负极浆料沉浆补胶方法，适用于锂离子电池，包括如下步骤：
33.s01、在体积浓度为95％的乙醇水溶液中加入cmc粉末，cmc粉末与乙醇水溶液的质量比为1:4，搅拌均匀，得到固液混合物；
34.s02、边搅拌边将步骤s01中得到的固液混合物加入锂离子电池负极浆料中，得到混合浆料；
35.s03、将步骤s02中得到的混合浆料在25℃、公转30转/min、自转1500转/min条件下搅拌1.5h。
36.本实施例得到的固液混合物中，cmc粉末分散程度较为均匀，几乎没有大块团聚，同时所述固液混合物加入负极浆料后需要的搅拌时间较短。
37.实施例二
38.本实施例的锂离子电池负极浆料为在30℃、公转40转/min、自转4000转/min下分散1h后出现沉浆现象的负极浆料。
39.一种锂离子电池负极浆料沉浆补胶方法,适用于锂离子电池，包括如下步骤：
40.s01、在体积浓度为99％的乙醇水溶液中加入cmc粉末，cmc粉末与乙醇水溶液质量比为1:49，搅拌均匀，得到固液混合物；
41.s02、边搅拌边将步骤s01中得到的固液混合物加入锂离子电池负极浆料中，得到混合浆料；
42.s03、将步骤s02中得到的混合浆料在30℃、公转40转/min、自转4000转/min条件下搅拌1h。
43.本实施例得到的固液混合物中，cmc粉末分散程度极为均匀，几乎没有大块团聚，同时所述固液混合物加入负极浆料后需要的搅拌时间较短。
44.实施例三
45.本实施例的锂离子电池负极浆料为在25℃、公转30转/min、自转1500转/min下分散0.5h后出现沉浆现象的负极浆料。
46.一种锂离子电池负极浆料沉浆补胶方法，适用于锂离子电池，包括如下步骤：
47.s01、在体积浓度为97％的乙醇水溶液中加入cmc粉末，cmc粉末与乙醇水溶液的质量比为1：23，搅拌均匀，得到固液混合物；
48.s02、边搅拌边将步骤s01中得到的固液混合物加入锂离子电池负极浆料中，得到混合浆料；
49.s03、将步骤s02中得到的混合浆料在25℃、公转30转/min、自转1500转/min条件下搅拌1.5h。
50.本实施例得到的固液混合物中，cmc粉末分散程度极为均匀，几乎没有大块团聚，同时所述固液混合物加入负极浆料后需要的搅拌时间较短。
51.对比实施例一
52.本实施例的锂离子电池负极浆料为在25℃、公转30转/min、自转1500转/min下分散0.5h后出现沉浆现象的负极浆料。
53.一种锂离子电池负极浆料沉浆补胶方法，包括如下步骤：
54.s01、在去离子水中加入cmc粉末，cmc粉末与去离子水的质量比为1:4，搅拌均匀，得到胶液；
55.s02、边搅拌边将步骤s01中得到的胶液加入锂离子电池负极浆料中，得到混合浆料；
56.s03、将步骤s02中得到的混合浆料在25℃、公转30转/min、自转1500转/min条件下搅拌1.5h。
57.与实施例一对比，本对比实施例中将浓度为95％的乙醇水溶液替换成去离子水，其余操作条件不变，不能得到固液混合物，得到的是胶块，该胶块中产生大量的固体团聚，大块固体团聚占整体溶液体积的比值远超1/5，同时胶液加入负极浆料后按实施例一的条件操作后并不能达到均匀的状态，需要更长的搅拌时间(约2h-3h)才能搅拌均匀，相对于实施例一的时间成本较高。
58.本技术能够有效解决现有的锂离子电池负极浆料补胶操作不便，需要单独配制胶液，提前预留胶液造成浪费材料，胶液存放时间过长使得胶黏性和稳定性受到影响等技术问题。本技术通过将cmc粉末加入与水互溶、且与cmc不相溶的溶剂中，搅拌后加入负极浆料，按具体的电池负极搅拌工艺进行搅拌一段时间后恢复浆料性能；可以实现在无需单独配制胶液的情况下，减少整体配料和搅拌时间；通过本技术，可以实现有效减少cmc粉末直接与水接触膨胀产生的大块团聚，减少cmc在浆料中充分分散的时间。补胶后的浆料经充分搅拌后细度、粘度均能达到正常水平，不影响后续涂布工序，对提高生产效率、增加经济效益有着重要意义。
59.在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
60.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
61.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种锂离子电池负极浆料沉浆补胶方法，其特征在于，适用于锂离子电池，包括如下操作步骤：s01、在溶剂中加入cmc粉末，搅拌均匀，得到固液混合物；s02、边搅拌边将步骤s01中得到的固液混合物加入所述锂离子电池的负极浆料中，得到混合浆料；s03、对步骤s02中的混合浆料进行机械搅拌至均匀。2.如权利要求1所述的锂离子电池负极浆料沉浆补胶方法，其特征在于，步骤s01中，所述溶剂为乙醇水溶液或者为与水互溶、且与cmc不相溶的溶剂。3.如权利要求2所述的锂离子电池负极浆料沉浆补胶方法，其特征在于，所述乙醇水溶液的乙醇体积浓度为5％～99.5％。4.如权利要求2所述的锂离子电池负极浆料沉浆补胶方法，其特征在于，所述乙醇水溶液的乙醇体积浓度为60％～99％。5.如权利要求1所述的锂离子电池负极浆料沉浆补胶方法，其特征在于，步骤s01中，所述cmc粉末和所述乙醇水溶液的质量比为1:(1～100)。6.如权利要求1所述的锂离子电池负极浆料沉浆补胶方法，其特征在于，步骤s01中，所述cmc粉末和所述乙醇水溶液的质量比为1:(4～49)。7.如权利要求1所述的锂离子电池负极浆料沉浆补胶方法，其特征在于，步骤s01中，所述固液混合物中，大块固体团聚的体积占所述固液混合物的体积的比值≤1/5。8.如权利要求1所述的锂离子电池负极浆料沉浆补胶方法，其特征在于，步骤s02中，所述搅拌为人工搅拌或机器搅拌。9.如权利要求1所述的锂离子电池负极浆料沉浆补胶方法，其特征在于，所述cmc粉末的重量为所述锂离子电池的负极干粉重量的0.1％～5％。10.如权利要求1所述的锂离子电池负极浆料沉浆补胶方法，其特征在于，步骤s03中，所述机械搅拌的工艺条件，与未补充胶液前的所述锂离子电池负极浆料的搅拌工艺条件一致。

技术总结
本发明属于锂离子电池技术领域，提供了一种锂离子电池负极浆料沉浆补胶方法，适用于锂离子电池，包括如下操作步骤：S01、在溶剂中加入CMC粉末，搅拌均匀，得到固液混合物；S02、边搅拌边将步骤S01中得到的固液混合物加入锂离子电池负极浆料中，得到混合浆料；S03、对步骤S02中的混合浆料进行机械搅拌至均匀。本申请通过将CMC粉末加入与水互溶、且与CMC不相溶的溶剂中，能够有效减少CMC粉末直接与水接触膨胀产生的大块团聚，减少CMC在浆料中充分分散的时间。补胶后的浆料经充分搅拌后细度、粘度均能达到正常水平，不影响后续涂布工序。本申请操作简便、对提高生产效率、增加经济效益有着显著效果。着显著效果。


技术研发人员：李盟
受保护的技术使用者：深圳市雄韬电源科技股份有限公司
技术研发日：2023.03.27
技术公布日：2023/8/4