技术领域
[0001] 本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种导电胶液、导电浆料、极片的制备方法和电池。
相关背景技术
[0002] 石墨作为一种常见的碳负极材料，具有良好的分层结构，适合锂离子嵌入，具有高导电性和高可逆特异性，已成为一种广泛使用的传统商用负极材料。
[0003] 但是，现有的石墨在作为负极材料使用时，仍存在一些缺陷，其中包括但不限于：‑1
石墨负极的理论容量仅为372mAh·g ，远远达不到高性能锂离子电池的要求；另外，石墨负极材料在长电荷放电周期后容易坍塌，导致有效容量严重降低，储能寿命大减。
具体实施方式
[0025] 为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
[0026] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
[0027] 在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
[0028] 第一方面，本发明一实施例提供一种导电胶液的制备方法，参见图1，该所述方法包括步骤S101至步骤S102：
[0029] 步骤S101：将粘接剂融入溶剂中，得到胶液。
[0030] 其中，所述粘接剂包括PVDF；所述溶剂包括NMP溶剂、水和有机溶剂中的至少一种。
[0031] 可以理解的是，粘接剂可以仅为PVDF，也可为PVDF与其他类型的粘接材料组成的混合剂。其他类型的粘接材料包括如CMC(羧甲基纤维素)和SBR(丁苯橡胶)中的至少一种，但并不限于此。
[0032] 在本实施例中，粘接剂为PVDF；溶剂为NMP溶剂。其中，所述NMP溶剂与所述PVDF的质量比为15～16:1，如15.7:1，本实施例对此不作具体限定。
[0033] 步骤S102：将所述胶液与所述炭黑导电剂融合，得到导电胶液。
[0034] 其中，所述导电胶液的粘度范围为3000mPa.s至4000mPa.s；所述导电胶液的固含量的范围为7％至7.6％，如导电胶液的固含量为7.3％。进一步的，所述PVDF与所述炭黑导电剂(SP，Super P)的质量比为1:0.25～0.3，如1:0.27，本实施例对此不作具体限定。
[0035] 在一种可选的实施例中，在所述将所述胶液与所述炭黑导电剂融合，得到导电胶液的步骤之前，所述方法还包括：搅拌所述胶液至呈透明状且无悬浮物的状态。
[0036] 通过将胶液搅拌至呈透明状且无悬浮物的状态与炭黑导电剂融合，能够有效提高两者融合效率，并有利于使最终形成的极片具有均匀的电极结构。
[0037] 本实施例提供的导电胶液的制备方法，通过将所述胶液与所述炭黑导电剂融合，并对物料的用料进行限定得到导电胶液能够优化相应电极的导电性，提高活性材料的利用率，从而提高电池的容量和能量密度。另外，炭黑导电剂的使用有助于提高电池的倍率性能，使电池能够快速充放电；PVDF和炭黑导电剂的化学稳定性有助于保持电池在长期使用中的稳定性和安全性；在通过导电浆料制备出的极片，能够使极片拥有均匀的电极结构和良好的导电性，有助于减少相应电池在充放电循环中的损伤，从而延长电池的使用寿命。
[0038] 第二方面，基于第一方面的内容本实施例提供一种导电胶液的制备方法，该所述方法包括：
[0039] 称取310.2gNMP溶剂于500mL玻璃烧杯中，再称取19.8gPVDF于称量纸上；
[0040] 将500mL玻璃烧杯夹在不锈钢夹具中于不锈钢搅拌桨合适的位置处；
[0041] 开启数显恒速电动搅拌器设置转速为700‑800R/min时，缓慢加入PVDF，其搅拌时间为30min；
[0042] 待PVDF充分完全溶解在NMP溶剂中，调整数显恒速电动搅拌器的转速至1800R/min，且搅拌时间为90min，同时开冷切循环水进行冷却，直至胶液呈透明状且无悬浮物；
[0043] 缓慢加入炭黑导电剂于胶液中充分融合，以避免粘于杯壁，并将融合后的浆料加入搅拌器中；
[0044] 调整搅拌器的转速至1800R/min，其中搅拌时间为90min，同时开冷切循环水进行冷却，以避免炭黑导电剂SP有结团，确保炭黑导电剂均匀地分散于胶液中，以得到导电胶液。
[0045] 在得到导电胶液之后，即可测试导电胶液的粘度以及固含量。
[0046] 需要说明的是，导电胶液的粘度测试的过程如下：
[0047] 接通粘度计电源，观察水准泡是否居中，如果不居中需调节粘度计中支架下方两端的水平调节螺钉将其调节居中位置；其中粘度计中的转子分为转子(64#)安装在固定位置后备用；将盛放导电胶液的烧杯放置于载物台上，调节载物台使转子插入到烧杯中，导电胶液没过转身液面标记，打开马达开关开始测试；读数完毕，即得到导电胶液的粘度值后，缓慢降下载物台，将烧杯移走，用两只手配合将转子取下清洁后妥善保存，双击开关按钮，关闭粘度计，即完成了导电胶液的粘度测试。
[0048] 导电胶液的固含量测试的过程如下：
[0049] 封闭电炉预热备用，接通炉子电源，选择表面干净无污染的铝箔，称取并记录质量为M1，称取适量导电胶液，记录质量为M2；
[0050] 预热结束后，将称有导电胶液的铝箔置于封闭电炉中央，开始计时，将电炉调至2档并转动4分钟后将旋钮调至3档计时3分钟后取下，待温度降为室温时称量并记录质量为M3，实测固含量按公式(M3‑M1)/M2计算得；使用完毕后，将旋钮调至OFF状态，切断电源。
[0051] 其中，电炉的2档的温度低于3档的温度。本实施例不对电炉的2档和3档的具体温度做具体限定。
[0052] 第三方面，本发明一实施例提供一种导电浆料的制备方法，该所述方法包括：
[0053] 采用如第一方面或第二方面中的方法制备出的导电胶液与石墨进行混合并搅拌均匀，以得到导电浆料。
[0054] 其中，石墨可为人造石墨也可为天然石墨，本实施例对此不做具体限定。
[0055] 在一种可选的实施例中，所述导电胶液与石墨的质量比为1～1.5：1，如1.2：1。
[0056] 在一种可选的实施例中，所述导电浆料的粘度范围为2000mPa.s至4000mPa.s，所述导电浆料的固含量的范围为40％至50％，如30％。
[0057] 第四方面，本发明一实施例提供一种导电浆料的制备方法，该所述方法包括：
[0058] 搅拌桨安装妥当，点击设置，将搅拌桨的转速调高至800R/min；称取55.937g采用如第一方面或第二方面中的方法制备出的导电胶液于100ml烧杯中，通过上述搅拌桨搅拌时间30min；之后，称取45.842g石墨于100ml烧杯中，待石墨全部融于导电胶液中，使用搅拌桨再搅拌时间30min；然后，把100ml烧杯使用保鲜膜包住烧杯口，减少水分散失并防止异物进入，调整搅拌桨的转速至1800R/min，再搅拌时间60min，同时开冷切循环水，在搅拌完毕后即得到导电浆料，结合图2。
[0059] 其中，导电浆料的粘度和固含量的测试方法和导电胶液的粘度和固含量的测试方法基本一致，本实施例对此不做过多赘述。
[0060] 导电浆料的细度测试的过程如下：
[0061] 取适量导电浆料于细度计的刮板上最大刻度线处，匀速拉动细度计上的刮刀，使刮刀从最大刻度线处向最小刻度线出移动，直至刮板上出现留白，刻度线上出现留白的刻度即为导电浆料的细度值。在本实施例中，导电浆料的细度值范围为10至20微米。
[0062] 需要说明的是，在工业制备导电浆料的过程，搅拌的过程均是在封闭的搅拌釜中进行，本实施例对此不做过多赘述。
[0063] 在本实施例中，导电浆料的金属含量表一：
[0064] 表一
[0065]检查项目 单位 测试值
金属微量元素 ％ /
Al ppm 0.13934
As ppm 0.021183
Ca ppm 19.144423
Cd ppm 0.014781
Co ppm 0.034033
Cr ppm 0.154957
Cu ppm 0.01183
Fe ppm 3.353473
Ge ppm 0.202873
Hg ppm 0.033696
Mn ppm 0.033174
Mo ppm 0.148088
Ni ppm 0.844133
Pb ppm 0.067959
Sb ppm 0.136256
Si ppm 2.615949
Sn ppm 0.071595
V ppm 9.246844
[0066] 第五方面，本发明一实施例提供一种极片的制备方法，该所述方法包括：
[0067] 将采用如第三或第四方面中的方法制备出的导电浆料涂布在导电片上，并进行烘烤处理，得到预制片；对所述预制片进行辊压切片处理，得到极片。
[0068] 在本实施例中，导电片为铜箔。
[0069] 第六方面，本发明一实施例提供一种极片的制备方法，该所述方法包括：将干净无褶皱的铜箔平整放置于涂敷底座上，使用酒精将铜箔表面擦净后标明物料信息及涂布时间；取适量的采用如第三或四方面中的方法制备出的导电浆料均匀的堆放在铜箔右侧，放置好250um的工字涂布器，按下电源后再按启动，推杆推动工字涂布器，将导电浆料从左到右均匀的涂覆于铜箔表面；将涂覆的铜箔放入烘箱，并在110℃真空环境中烘烤3h，以得到外观无瑕疵，且质地均匀的预制片。
[0070] 之后，打开辊压机电源，将预制片托至两辊接触面，两次辊压完毕后，测量并记录极片的厚度；辊压完毕后，将已涂覆的铜箔夹在白纸中对折，涂覆面用称量纸再次覆盖，选择中间位置，并使用φ9mm的刀具进行打孔制作极片。本实施例，不对辊压机的辊压厚度做具体限定。
[0071] 在得到极片后，校准称量用十万分之一分析天平，选取6个以上，且无毛刺、不掉粉的极片进行称重，记录极片质量后有序放入培养皿中。烘箱设置110℃，将称好的极片真空烘烤2h，以除去冲片和称量时在空气中操作所吸收的水分。
[0072] 第七方面，本发明提供一种电池，所述电池包括采用第五或六方面中的方法制备出的极片。
[0073] 在本实施例中，电池为锂离子扣式电池。其中，极片为电池的负极，锂片为电池的正极。
[0074] 锂离子扣式电池的制备过程具体如下：
[0075] 准备好需要用的电解液、锂片、隔膜、电池壳、封口机、移液枪、干燥纸巾、绝缘镊子、封口膜等实验用品；依次放入电池正极壳→漏斗弹片→1mm垫片→极片→电解液→隔膜→电解液→锂片→负极壳，在此过程中需要确保电池的各配件均处于同一同心圆中，隔膜与极片中间无气泡。
[0076] 之后，将装配好的电池放入扣式封口机模具槽中，调节旋钮至LOCK状态，摆动升降杆，升至压力值850Kg/cm2后，调至UNLOCK状态取出电池，擦拭表面多余电解液，按顺序依次放回的培养皿后，移出手套箱；取废酒精润湿纸，擦拭已装配好的电池，减少电解液对测试夹具的腐蚀；打开电压表，红线一端接触电池正极，黑线一端接触电池负极，测试并记录电池电压后，上架静置7h以上。
[0077] 在通过本实施例得到的人造石墨负极材料制备出的电池进行检测，可得到如下数据，参见表二：
[0078] 表二
[0079]
[0080] 在表二中，首次充电即为首次电容，首次效率由首次充电除以首次放电得到。其中，活性物质为石墨。通过表二可以看出，本实施例所提供的电池的是首次效率在92.9％以上。
[0081] 在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请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描述不一定指的是相同的实施例或示例。
[0082] 以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0083] 以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
