专利摘要

本发明提供了一种用于锂离子电池的三元材料的制浆方法，所述三元材料为LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2，其中将不同平均粒径的三元材料分别制浆得到浆料前体材料，分别存储，可有效提高存储时间，待准备涂布正极时再将浆料前体材料混合得到浆料，通过本方法，能够延长浆料的存储时间，降低了浆料的存储，运输方面的生产成本。

权利要求

1.一种用于锂离子电池的三元材料的制浆方法，所述三元材料为LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2，其特征在于包括以下步骤：

1)、提供第一粒径的所述三元材料，所述第一粒径范围为1-4μm；将有机溶剂加入到第一真空搅拌釜中，保持所述真空搅拌釜中的温度为5-10℃，加入粘结剂，搅拌2-4h，再将分散剂加入到第一真空搅拌釜中，真空搅拌2-3h，加入线型导电碳材料，真空搅拌2-4h，加入第一粒径的所述三元材料，真空搅拌4-6h，得到第一浆料前体，其中所述浆料前体中固含量为52-55％；质量比，所述第一粒径的三元材料：粘结剂：分散剂：线型导电碳材料＝100:3-5:2-3:5-6；

2)、提供第二粒径的所述三元材料，所述第二粒径范围为500nm-800nm；将有机溶剂加入到第二真空搅拌釜中，保持所述真空搅拌釜中的温度为15-20℃，加入粘结剂，搅拌2-4h，再将分散剂加入到第二真空搅拌釜中，真空搅拌2-3h，加入线型导电碳材料，真空搅拌2-4h，加入第二粒径的所述三元材料，真空搅拌4-6h，得到第二浆料前体，其中所述浆料前体中固含量为48-50％；质量比，所述第二粒径的三元材料：粘结剂：分散剂：线型导电碳材料＝100:3-5:3-4:4-5；

3)、提供第三粒径的所述三元材料，所述第三粒径范围为200nm-400nm；将有机溶剂加入到第三真空搅拌釜中，保持所述真空搅拌釜中的温度为25-30℃，加入粘结剂，搅拌2-4h，再将分散剂加入到第三真空搅拌釜中，真空搅拌2-3h，加入线型导电碳材料，真空搅拌2-4h，加入第三粒径的所述三元材料，真空搅拌4-6h，得到第三浆料前体，其中所述浆料前体中固含量为45-48％；质量比，所述第三粒径的三元材料：粘结剂：分散剂：线型导电碳材料＝100:3-5:4-5:3-4；

4)、将所述第一、第二、第三浆料前体保持预定时间；

5)、将第三浆料前体置于第四真空搅拌釜中，保持搅拌釜中温度为25-30℃，边搅拌边将所述第二浆料前体缓慢加入第四真空搅拌釜中，搅拌2-3h，然后边搅拌边将所述第一浆料前体缓慢加入第四真空搅拌釜中，搅拌2-3h，加入有机溶剂调整固含量为45-48％，再抽真空搅拌2-3h，保持搅拌的状态调整第四真空搅拌釜的温度，以1-2℃/min的速度将第四真空搅拌釜的温度降至10-15℃，继续抽真空搅拌1-2h，得到待涂覆的三元材料的浆料。

2.如上述权利要求1所述的方法，所述有机溶剂为NMP。

3.如上述权利要求1所述的方法，所述浆料中各活性物质的重量百分含量，所述第一粒径的三元材料40-50％；所述第二粒径的三元材料30-40％；所述第三粒径的三元材料15-30％。

4.如上述权利要求1-3任一项所述的方法，所述线型导电碳材料选自碳纳米管或碳纳米纤维。

5.如上述权利要求4所述的方法，所述碳纳米管或碳纳米纤维的长度为10-30μm。

6.如上述权利要求1-3任一项所述的方法，所述粘结剂选自PVDF或PTFE。

7.如上述权利要求1-3任一项所述的方法，所述分散剂选自羧甲基纤维素钠。

8.如上述权利要求1-3任一项所述的方法，所述预定时间为0-36h。

9.如上述权利要求1-3任一项所述的方法，所述预定时间为12-24h。

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池生产技术领域，特别是涉及一种用于锂离子电池的三元材料的制浆方法。

背景技术

对于三元材料电池，许多业内人士都不陌生。三元材料镍钴锰，具有高比容量、长循环寿命、低毒和廉价的特点，此外，三种元素之间具有良好的协同效应，因此受到了广泛的应用。在氧化还原储能中，镍是主要的成分，通过提高材料中镍的含量以有效提高材料的比容量，是三元材料再往前迈进的关键问题。从国家对能量密度要求的逐年提高，可以预见三元材料将是大方向，而从镍与钴的供货以及价格走势对比，高镍三元材料未来趋势明显，一般来说，高镍的三元正极材料是指材料中镍的摩尔分数大于0.6的三元材料，这样的材料具有高比容量和低成本的特点，目前，关于该材料的研究，尤其是该材料制浆方面的研究并不多，为了提高该材料制备的正极的能量密度，大多采用较宽粒度分布的材料制浆，而大颗粒和小颗粒共存的浆料有利于提高电池堆积密度，但是，浆料的稳定性较差，保持时间较短，针对上述问题，本发明提供一种三元材料的制浆方法。

发明内容

本发明提供了一种用于锂离子电池的三元材料的制浆方法，所述三元材料为LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2，其中将不同平均粒径的三元材料分别制浆得到浆料前体材料，分别存储，可有效提高存储时间，待准备涂布正极时再将浆料前体材料混合得到浆料，通过本方法，能够延长浆料的存储时间，降低了浆料的存储，运输方面的生产成本。

具体的方案如下：

一种用于锂离子电池的三元材料的制浆方法，所述三元材料为LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2，其特征在于包括以下步骤：

1)、提供第一粒径的所述三元材料，所述第一粒径范围为1-4μm；将有机溶剂加入到第一真空搅拌釜中，保持所述真空搅拌釜中的温度为5-10℃，加入粘结剂，搅拌2-4h，再将分散剂加入到第一真空搅拌釜中，真空搅拌2-3h，加入线型导电碳材料，真空搅拌2-4h，加入第一粒径的所述三元材料，真空搅拌4-6h，得到第一浆料前体，其中所述浆料前体中固含量为52-55％；质量比，所述第一粒径的三元材料：粘结剂：分散剂：线型导电碳材料＝100:3-5:2-3:5-6；

2)、提供第二粒径的所述三元材料，所述第二粒径范围为500nm-800nm；将有机溶剂加入到第二真空搅拌釜中，保持所述真空搅拌釜中的温度为15-20℃，加入粘结剂，搅拌2-4h，再将分散剂加入到第二真空搅拌釜中，真空搅拌2-3h，加入线型导电碳材料，真空搅拌2-4h，加入第二粒径的所述三元材料，真空搅拌4-6h，得到第二浆料前体，其中所述浆料前体中固含量为48-50％；质量比，所述第二粒径的三元材料：粘结剂：分散剂：线型导电碳材料＝100:3-5:3-4:4-5；

3)、提供第三粒径的所述三元材料，所述第三粒径范围为200nm-400nm；将有机溶剂加入到第三真空搅拌釜中，保持所述真空搅拌釜中的温度为25-30℃，加入粘结剂，搅拌2-4h，再将分散剂加入到第三真空搅拌釜中，真空搅拌2-3h，加入线型导电碳材料，真空搅拌2-4h，加入第三粒径的所述三元材料，真空搅拌4-6h，得到第三浆料前体，其中所述浆料前体中固含量为45-48％；质量比，所述第三粒径的三元材料：粘结剂：分散剂：线型导电碳材料＝100:3-5:4-5:3-4；

4)、将所述第一、第二、第三浆料前体保持预定时间；

5)、将第三浆料前体置于第四真空搅拌釜中，保持搅拌釜中温度为25-30℃，边搅拌边将所述第二浆料前体缓慢加入第四真空搅拌釜中，搅拌2-3h，然后边搅拌边将所述第一浆料前体缓慢加入第四真空搅拌釜中，搅拌2-3h，加入有机溶剂调整固含量为45-48％，再抽真空搅拌2-3h，保持搅拌的状态调整第四真空搅拌釜的温度，以1-2℃/min的速度将第四真空搅拌釜的温度降至10-15℃，继续抽真空搅拌1-2h，得到待涂覆的三元材料的浆料。

进一步的，所述有机溶剂为NMP。

进一步的，所述浆料中各活性物质的重量百分含量，所述第一粒径的三元材料40-50％；所述第二粒径的三元材料30-40％；所述第三粒径的三元材料15-30％。

进一步的，所述线型导电碳材料选自碳纳米管或碳纳米纤维。

进一步的，所述碳纳米管或碳纳米纤维的长度为10-30μm。

进一步的，所述粘结剂选自PVDF，PTFE。

进一步的，所述分散剂选自羧甲基纤维素钠。

进一步的，所述预定时间为0-36h。

进一步的，所述预定时间为12-24h。

本发明具有如下有益效果：

1)、解决了LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2三元材料的浆料容易沉降不易存储的问题；

2)、将不同粒径分布的颗粒分别制浆，大粒径的活性物质容易沉降，在低温下进行分散，加入较高的粘结剂，使低温下溶剂粘度较高，并且加入线型的导电碳，在浆料中形成网络，能够尽量避免活性粒子沉降；

3)、两种小粒径的活性物质容易团聚，在高温下进行分散，高温下溶剂粘度较低，并且加入较多的分散剂，能够提高活性物质的分散性，避免活性粒子团聚，保证浆料的分散性；

4)、得到不同粒径分布的浆料前体，不同的浆料前体具有不同的组成，能够提高浆料前体中活性物质的分散性，提高存储时间，当制备待涂布浆料时，再将不同的前体按照比例混合，得到待涂布浆料；

4)、在前体混合的过程中，将低温的浆料加入高温的浆料中，利用冷热流体对流循环，以及重力的作用，能够将大粒径的活性材料由上至下充分分散在小粒径的浆料中，提高浆料的分散性；

5)、混料后期在真空搅拌的过程中逐步降温，充分排气的同时，低温使浆料的粘度逐渐升高，得到的浆料更为稳定，不易发生沉降；

6)、发明人通过无数次试验，针对LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2三元材料的属性，确定材料的粒径分布区间，从而提高电池正极的能量密度以及充放电性能。

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。实施例中使用的三元材料为LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2。

实施例1

1)、提供第一粒径的所述三元材料，所述第一粒径为4μm；将NMP加入到第一真空搅拌釜中，保持所述真空搅拌釜中的温度为5℃，加入PVDF，搅拌4h，再将羧甲基纤维素钠加入到第一真空搅拌釜中，真空搅拌3h，加入长度为30μm的碳纳米纤维，真空搅拌4h，加入第一粒径的所述三元材料，真空搅拌6h，得到第一浆料前体，其中所述浆料前体中固含量为55％；质量比，所述第一粒径的三元材料：PVDF：羧甲基纤维素钠：碳纳米纤维＝100:5:3:6；

2)、提供第二粒径的所述三元材料，所述第二粒径为800nm；将NMP加入到第二真空搅拌釜中，保持所述真空搅拌釜中的温度为15℃，加入PVDF，搅拌4h，再将羧甲基纤维素钠加入到第二真空搅拌釜中，真空搅拌3h，加入长度为30μm的碳纳米纤维，真空搅拌4h，加入第二粒径的所述三元材料，真空搅拌6h，得到第二浆料前体，其中所述浆料前体中固含量为50％；质量比，所述第二粒径的三元材料：PVDF：羧甲基纤维素钠：碳纳米纤维＝100:5:4:5；

3)、提供第三粒径的所述三元材料，所述第三粒径为400nm；将NMP加入到第三真空搅拌釜中，保持所述真空搅拌釜中的温度为25℃，加入PVDF，搅拌4h，再将羧甲基纤维素钠加入到第三真空搅拌釜中，真空搅拌3h，加入长度为30μm的碳纳米纤维，真空搅拌4h，加入第三粒径的所述三元材料，真空搅拌6h，得到第三浆料前体，其中所述浆料前体中固含量为48％；质量比，所述第三粒径的三元材料：PVDF：羧甲基纤维素钠：碳纳米纤维＝100:5:5:4；

4)、将所述第一、第二、第三浆料前体保持6h；

5)、将第三浆料前体置于第四真空搅拌釜中，保持搅拌釜中温度为25℃，边搅拌边将所述第二浆料前体缓慢加入第四真空搅拌釜中，搅拌3h，然后边搅拌边将所述第一浆料前体缓慢加入第四真空搅拌釜中，搅拌3h，加入NMP调整固含量为48％，再抽真空搅拌3h，保持搅拌的状态调整第四真空搅拌釜的温度，以2℃/min的速度将第四真空搅拌釜的温度降至10℃，继续抽真空搅拌2h，得到待涂覆的三元材料的浆料，所述浆料中各活性物质的重量百分含量，所述第一粒径的三元材料50％；所述第二粒径的三元材料30％；所述第三粒径的三元材料20％。

实施例2

1)、提供第一粒径的所述三元材料，所述第一粒径为1μm；将NMP加入到第一真空搅拌釜中，保持所述真空搅拌釜中的温度为10℃，加入PVDF，搅拌2h，再将羧甲基纤维素钠加入到第一真空搅拌釜中，真空搅拌2h，加入长度为10μm的碳纳米纤维，真空搅拌2h，加入第一粒径的所述三元材料，真空搅拌4h，得到第一浆料前体，其中所述浆料前体中固含量为52％；质量比，所述第一粒径的三元材料：PVDF：羧甲基纤维素钠：碳纳米纤维＝100:3:2:5；

2)、提供第二粒径的所述三元材料，所述第二粒径为500nm；将NMP加入到第二真空搅拌釜中，保持所述真空搅拌釜中的温度为20℃，加入PVDF，搅拌2h，再将羧甲基纤维素钠加入到第二真空搅拌釜中，真空搅拌2h，加入长度为10μm的碳纳米纤维，真空搅拌2h，加入第二粒径的所述三元材料，真空搅拌4h，得到第二浆料前体，其中所述浆料前体中固含量为48％；质量比，所述第二粒径的三元材料：PVDF：羧甲基纤维素钠：碳纳米纤维＝100:3:3:4；

3)、提供第三粒径的所述三元材料，所述第三粒径为200nm；将NMP加入到第三真空搅拌釜中，保持所述真空搅拌釜中的温度为30℃，加入PVDF，搅拌2h，再将羧甲基纤维素钠加入到第三真空搅拌釜中，真空搅拌2h，加入长度为10μm的碳纳米纤维，真空搅拌2h，加入第三粒径的所述三元材料，真空搅拌4h，得到第三浆料前体，其中所述浆料前体中固含量为45％；质量比，所述第三粒径的三元材料：PVDF：羧甲基纤维素钠：碳纳米纤维＝100:3:4:3；

4)、将所述第一、第二、第三浆料前体保持12h；

5)、将第三浆料前体置于第四真空搅拌釜中，保持搅拌釜中温度为30℃，边搅拌边将所述第二浆料前体缓慢加入第四真空搅拌釜中，搅拌2h，然后边搅拌边将所述第一浆料前体缓慢加入第四真空搅拌釜中，搅拌2h，加入NMP调整固含量为45％，再抽真空搅拌2-3h，保持搅拌的状态调整第四真空搅拌釜的温度，以1℃/min的速度将第四真空搅拌釜的温度降至15℃，继续抽真空搅拌1h，得到待涂覆的三元材料的浆料，所述浆料中各活性物质的重量百分含量，所述第一粒径的三元材料40％；所述第二粒径的三元材料30％；所述第三粒径的三元材料30％。

实施例3

1)、提供第一粒径的所述三元材料，所述第一粒径为2μm；将NMP加入到第一真空搅拌釜中，保持所述真空搅拌釜中的温度为8℃，加入PVDF，搅拌3h，再将羧甲基纤维素钠加入到第一真空搅拌釜中，真空搅拌3h，加入长度为20μm的碳纳米纤维，真空搅拌3h，加入第一粒径的所述三元材料，真空搅拌5h，得到第一浆料前体，其中所述浆料前体中固含量为55％；质量比，所述第一粒径的三元材料：PVDF：羧甲基纤维素钠：碳纳米纤维＝100:4:3:5；

2)、提供第二粒径的所述三元材料，所述第二粒径为600nm；将NMP加入到第二真空搅拌釜中，保持所述真空搅拌釜中的温度为20℃，加入PVDF，搅拌3h，再将羧甲基纤维素钠加入到第二真空搅拌釜中，真空搅拌3h，加入长度为20μm的碳纳米纤维，真空搅拌3h，加入第二粒径的所述三元材料，真空搅拌5h，得到第二浆料前体，其中所述浆料前体中固含量为50％；质量比，所述第二粒径的三元材料：PVDF：羧甲基纤维素钠：碳纳米纤维＝100:4:4:5；

3)、提供第三粒径的所述三元材料，所述第三粒径为300nm；将NMP加入到第三真空搅拌釜中，保持所述真空搅拌釜中的温度为30℃，加入PVDF，搅拌4h，再将羧甲基纤维素钠加入到第三真空搅拌釜中，真空搅拌3h，加入长度为20μm的碳纳米纤维，真空搅拌3h，加入第三粒径的所述三元材料，真空搅拌5h，得到第三浆料前体，其中所述浆料前体中固含量为48％；质量比，所述第三粒径的三元材料：PVDF：羧甲基纤维素钠：碳纳米纤维＝100:3:5:3；

4)、将所述第一、第二、第三浆料前体保持24h；

5)、将第三浆料前体置于第四真空搅拌釜中，保持搅拌釜中温度为30℃，边搅拌边将所述第二浆料前体缓慢加入第四真空搅拌釜中，搅拌3h，然后边搅拌边将所述第一浆料前体缓慢加入第四真空搅拌釜中，搅拌3h，加入NMP调整固含量为48％，再抽真空搅拌3h，保持搅拌的状态调整第四真空搅拌釜的温度，以2℃/min的速度将第四真空搅拌釜的温度降至10℃，继续抽真空搅拌2h，得到待涂覆的三元材料的浆料，所述浆料中各活性物质的重量百分含量，所述第一粒径的三元材料45％；所述第二粒径的三元材料40％；所述第三粒径的三元材料15％。

实施例4

1)、提供第一粒径的所述三元材料，所述第一粒径为2μm；将NMP加入到第一真空搅拌釜中，保持所述真空搅拌釜中的温度为8℃，加入PVDF，搅拌3h，再将羧甲基纤维素钠加入到第一真空搅拌釜中，真空搅拌3h，加入长度为20μm的碳纳米纤维，真空搅拌3h，加入第一粒径的所述三元材料，真空搅拌5h，得到第一浆料前体，其中所述浆料前体中固含量为55％；质量比，所述第一粒径的三元材料：PVDF：羧甲基纤维素钠：碳纳米纤维＝100:4:3:5；

2)、提供第二粒径的所述三元材料，所述第二粒径为600nm；将NMP加入到第二真空搅拌釜中，保持所述真空搅拌釜中的温度为20℃，加入PVDF，搅拌3h，再将羧甲基纤维素钠加入到第二真空搅拌釜中，真空搅拌3h，加入长度为20μm的碳纳米纤维，真空搅拌3h，加入第二粒径的所述三元材料，真空搅拌5h，得到第二浆料前体，其中所述浆料前体中固含量为50％；质量比，所述第二粒径的三元材料：PVDF：羧甲基纤维素钠：碳纳米纤维＝100:4:4:5；

3)、提供第三粒径的所述三元材料，所述第三粒径为300nm；将NMP加入到第三真空搅拌釜中，保持所述真空搅拌釜中的温度为30℃，加入PVDF，搅拌4h，再将羧甲基纤维素钠加入到第三真空搅拌釜中，真空搅拌3h，加入长度为20μm的碳纳米纤维，真空搅拌3h，加入第三粒径的所述三元材料，真空搅拌5h，得到第三浆料前体，其中所述浆料前体中固含量为48％；质量比，所述第三粒径的三元材料：PVDF：羧甲基纤维素钠：碳纳米纤维＝100:3:5:3；

4)、将所述第一、第二、第三浆料前体保持36h；

5)、将第三浆料前体置于第四真空搅拌釜中，保持搅拌釜中温度为30℃，边搅拌边将所述第二浆料前体缓慢加入第四真空搅拌釜中，搅拌3h，然后边搅拌边将所述第一浆料前体缓慢加入第四真空搅拌釜中，搅拌3h，加入NMP调整固含量为48％，再抽真空搅拌3h，保持搅拌的状态调整第四真空搅拌釜的温度，以2℃/min的速度将第四真空搅拌釜的温度降至10℃，继续抽真空搅拌2h，得到待涂覆的三元材料的浆料，所述浆料中各活性物质的重量百分含量，所述第一粒径的三元材料45％；所述第二粒径的三元材料40％；所述第三粒径的三元材料15％。

对比例1

提供与实施例相同的活性材料，将三种粒径的三元材料按照质量比4:3:3混合2h，得到混合材料，在真空搅拌釜中，加入NMP，再加入5％的PVDF，4％的导电碳黑和4％的羧甲基纤维素钠，真空搅拌6h后加入混合材料，加入NMP调整固含量为55％，真空搅拌8h得到浆料。

测试及结果

将对比例1的浆料在室温下放置预定时间，测定顶层以下5cm处的浆料的固含量，同时，将实施例1-4的前体存储预定时间得到数据如下表1所示，本发明提供的方法制备的浆料前体具有良好分散性和稳定性。本发明配置的浆料前体，在放置的过程中，顶层浆料的固含量下降不明显，无明显分层的情况，并且在使用时，通过二次混料和搅拌，能够再次分散得到分散度良好的浆料。

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。

一种用于锂离子电池的三元材料的制浆方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。