本申請(qǐng)涉及二次電池，尤其涉及一種正極漿料的制備方法、正極極片、二次電池和用電裝置。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，隨著二次電池的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，二次電池廣泛應(yīng)用于水力、火力、風(fēng)力和太陽(yáng)能電站等儲(chǔ)能電源系統(tǒng)，以及電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)摩托車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)、軍事裝備、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域。

2、電極漿料是成型電極的基礎(chǔ)，也是二次電池生產(chǎn)的第一道工序。電極漿料的特性對(duì)后續(xù)的電極生產(chǎn)、電池性能都有顯著的影響。正極漿料主要是由正極活性材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑形成的固-液相混合體系。該體系處于一種亞穩(wěn)定狀態(tài)，合漿工藝、也就是漿料的制備方法對(duì)漿料的分散性、均勻性、穩(wěn)定性等性能有著至關(guān)重要的影響?，F(xiàn)有技術(shù)中的合漿工藝常為一步法，將正極漿料中的各組分直接混合攪拌即得，然而一步法的制備方法無(wú)法適用于不同分子量的粘結(jié)劑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)是鑒于上述課題而進(jìn)行的，其目的在于，提供一種二次電池正極漿料的制備方法，以滿足不同分子量粘結(jié)劑的制造需求，拓寬正極漿料涂布的工藝窗口，提高正極漿料的加工性能。

2、為了達(dá)到上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N正極漿料的制備方法，包括第一攪拌、第二攪拌和第三攪拌；所述第一攪拌中，將正極活性材料、粘結(jié)劑與導(dǎo)電劑混合攪拌，制備干混料；所述第二攪拌中，將溶劑與所述干混料捏合，制備初級(jí)漿料；所述第三攪拌中，將導(dǎo)電劑、溶劑與所述初級(jí)漿料混合攪拌，制備正極漿料。

3、本申請(qǐng)公開(kāi)的制備方法具有廣泛的通用性，適用于不同分子量的粘結(jié)劑，尤其適用于高分子量粘結(jié)劑，使得包含高分子量粘結(jié)劑的漿料粘度下降，漿料均勻性?xún)?yōu)化、導(dǎo)電性能提高，有助于制備成本的下降、生產(chǎn)效率的提高。

4、在任意實(shí)施方式中，所述粘結(jié)劑包含至少一種重均分子量為900萬(wàn)-1400萬(wàn)的含氟聚合物。

5、含氟聚合物具有優(yōu)異的粘結(jié)性能和電化學(xué)穩(wěn)定性，但是制備過(guò)程中容易出現(xiàn)團(tuán)聚和凝膠。本申請(qǐng)的制備方法適用于高分子量的含氟聚合物，能夠有效緩解不同漿料的凝膠現(xiàn)象和沉降現(xiàn)象，有助于提高生產(chǎn)效率、拓寬漿料涂覆的工藝窗口。

6、在任意實(shí)施方式中，粘結(jié)劑包含至少兩種重均分子量不同的含氟聚合物。

7、粘結(jié)劑中包含至少兩種重均分子量不同的含氟聚合物可以充分發(fā)揮不同重均分子量含氟聚合物的優(yōu)勢(shì)，降低粘結(jié)劑添加用量的同時(shí)提高漿料的加工性能。

8、在任意實(shí)施方式中，含氟聚合物包括聚偏二氟乙烯。

9、在任意實(shí)施方式中，所述第一攪拌中的導(dǎo)電劑和所述第三攪拌中的導(dǎo)電劑均包括導(dǎo)電碳材料，可選地，所述導(dǎo)電碳材料包括導(dǎo)電炭黑、碳納米管、導(dǎo)電石墨中的至少一種。

10、在任意實(shí)施方式中，基于導(dǎo)電劑的總質(zhì)量計(jì)，所述第一攪拌中的導(dǎo)電劑質(zhì)量百分含量為40％-80％，可選為50％-70％。

11、在任意實(shí)施方式中，基于導(dǎo)電劑的總質(zhì)量計(jì)，所述第三攪拌中的導(dǎo)電劑質(zhì)量百分含量為20％-60％，可選為30％-50％。

12、在任意實(shí)施方式中，基于正極活性材料和粘結(jié)劑的總質(zhì)量計(jì)，所述第二攪拌中使用的溶劑的質(zhì)量百分含量為5％-25％，可選為10％-20％。

13、在任意實(shí)施方式中，基于正極活性材料和粘結(jié)劑的總質(zhì)量計(jì)，所述第三攪拌中使用的溶劑的質(zhì)量百分含量為25％-45％，可選為30％-40％。

14、在任意實(shí)施方式中，所述第一攪拌中的攪拌時(shí)間為10分鐘-50分鐘，可選為20分鐘-40分鐘。

15、在任意實(shí)施方式中，所述第一攪拌中的公轉(zhuǎn)速度為10轉(zhuǎn)/分鐘-50轉(zhuǎn)/分鐘，可選為20轉(zhuǎn)/分鐘-40轉(zhuǎn)/分鐘。

16、在任意實(shí)施方式中，所述第二攪拌中的攪拌時(shí)間為30分鐘-70分鐘，可選為40分鐘-60分鐘。

17、在任意實(shí)施方式中，所述第二攪拌中的公轉(zhuǎn)速度為10轉(zhuǎn)/分鐘-50轉(zhuǎn)/分鐘，可選為20轉(zhuǎn)/分鐘-40轉(zhuǎn)/分鐘。

18、在任意實(shí)施方式中，所述第二攪拌中的自轉(zhuǎn)速度為400轉(zhuǎn)/分鐘-800轉(zhuǎn)/分鐘，可選為500轉(zhuǎn)/分鐘-700轉(zhuǎn)/分鐘。

19、在任意實(shí)施方式中，所述第三攪拌中的攪拌時(shí)間為90分鐘-130分鐘，可選為100分鐘-120分鐘。

20、在任意實(shí)施方式中，所述第三攪拌中的公轉(zhuǎn)速度為10轉(zhuǎn)/分鐘-50轉(zhuǎn)/分鐘，可選為20轉(zhuǎn)/分鐘-40轉(zhuǎn)/分鐘。

21、在任意實(shí)施方式中，所述第三攪拌中的自轉(zhuǎn)速度為1000轉(zhuǎn)/分鐘-1400轉(zhuǎn)/分鐘，可選為1100轉(zhuǎn)/分鐘-1300轉(zhuǎn)/分鐘。

22、控制上述參數(shù)在合適范圍內(nèi)，可以在降低漿料的出貨粘度和靜置24小時(shí)后的粘度，提高漿料的涂布性和加工性，提高漿料的抗沉降性和抗凝膠性，改善漿料的存儲(chǔ)性、拓寬漿料涂覆的工藝窗口的同時(shí)兼顧成本效益。

23、在任意實(shí)施方式中，所述正極漿料中，所述正極活性材料的總質(zhì)量、所述粘結(jié)劑的總質(zhì)量、所述導(dǎo)電劑的質(zhì)量比為(90-99.8)∶(0.1-5)∶(0.1-5)，可選為(94-97)∶(1-2)∶(2-4)。

24、本申請(qǐng)公開(kāi)的制備方法充分利用了高分子量聚合物的優(yōu)異粘結(jié)性，能夠有效提高極片中活性材料的負(fù)載量，使得包含高含量的正極活性物質(zhì)的漿料依然具有低的出貨粘度和抗凝膠性，能夠滿足電池高能量密度的需求。

25、在任意實(shí)施方式中，所述正極活性材料包含磷酸鐵鋰及其改性材料、鈷酸鋰及其改性材料、錳酸鋰及其改性材料中的至少一種，所述改性材料是通過(guò)摻雜、導(dǎo)電碳包覆、導(dǎo)電金屬包覆、導(dǎo)電聚合物包覆中的一種或多種改性方式制備的。

26、本申請(qǐng)的第二方面提供一種正極漿料，所述正極漿料是通過(guò)本申請(qǐng)第一方面的制備方法制備的。

27、在任意實(shí)施方式中，所述正極漿料的固含量為65％-75％，所述正極漿料的出貨粘度為8000mpa·s-39000mpa·s，可選為15000mpa·s-32000mpa·s。

28、本申請(qǐng)的漿料在高固含量下依然保有適宜的粘度，具有優(yōu)異的加工性，上述漿料可以直接用于后續(xù)的涂布工藝，能夠提高生產(chǎn)效率。

29、在任意實(shí)施方式中，出貨靜置24小時(shí)后，所述正極漿料的粘度不超過(guò)50000mpa·s。

30、本申請(qǐng)的第三方面提供一種正極極片，包括正極膜層，所述正極膜層由本申請(qǐng)第二方面提供的正極漿料制備而得。

31、本申請(qǐng)的第四方面提供一種二次電池，包括本申請(qǐng)第三方面提供的正極極片。

32、在任意實(shí)施方式中，所述二次電池為鋰離子電池、鈉離子電池、鎂離子電池、鉀離子電池中的任意一種。

33、本申請(qǐng)的第五方面提供一種用電裝置，包括本申請(qǐng)第四方面提供的二次電池。

技術(shù)特征：

1.一種正極漿料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括第一攪拌、第二攪拌和第三攪拌；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑包含至少一種重均分子量為900萬(wàn)-1400萬(wàn)的含氟聚合物。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑包含至少兩種重均分子量不同的含氟聚合物。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述含氟聚合物包括聚偏氟乙烯。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述第一攪拌滿足以下條件的至少一種：

9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述第二攪拌滿足以下條件的至少一種：

10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述第三攪拌滿足以下條件的至少一種：

11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述正極漿料中，所述正極活性材料的總質(zhì)量、所述粘結(jié)劑的總質(zhì)量、所述導(dǎo)電劑的質(zhì)量比為(90-99.8)∶(0.1-5)∶(0.1-5)，可選為(94-97)∶(1-2)∶(2-4)。

12.一種正極漿料，其特征在于，所述正極漿料通過(guò)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的正極漿料，所述正極漿料的固含量為65％-75％，且所述正極漿料的出貨粘度為8000mpa·s-39000mpa·s，可選為15000mpa·s-32000mpa·s。

14.一種正極極片，其特征在于，包括正極膜層，所述正極膜層主要由權(quán)利要求12或13所述的正極漿料制備得到。

15.一種二次電池，其特征在于，包括權(quán)利要求14所述的正極極片。

16.一種用電裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求15所述的二次電池。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N正極漿料的制備方法、正極漿料、正極極片、二次電池和用電裝置。正極漿料的制備方法，包括第一攪拌、第二攪拌和第三攪拌；第一攪拌中，將正極活性材料與粘結(jié)劑混合攪拌，制備干混料；第二攪拌中，將溶劑與干混料捏合，制備初級(jí)漿料；第三攪拌中，將導(dǎo)電劑、溶劑、粘結(jié)劑與初級(jí)漿料混合攪拌，制備正極漿料。該制備方法具有通用性，適用于包含不同分子量粘結(jié)劑的漿料，尤其適用于高分子量粘結(jié)劑，使得漿料粘度和抗沉降性得到有效提高，漿料均勻性有所優(yōu)化、導(dǎo)電性能有所提高，有助于制備成本的下降、生產(chǎn)效率的提高。

技術(shù)研發(fā)人員：邢祁,劉會(huì)會(huì),張振旭,張昕暉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2