[发明专利]一种电池电容电极浆料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电极浆料的制备方法，尤其是一种电池电容电极浆料的制备方法。

背景技术

在锂离子电池生产的工艺环节中，浆料制备位于各项工艺的最前端也最为重要，电极浆料的稳定性以及浆料中各组分的均匀性，直接决定了产品性能的优劣。

超级电容器因其具有功率高、使用寿命长和充电速度快等优点而被业界广泛关注，但常规超级电容器电极片的电极材料通常由多孔碳基材料和粘结剂制成，存在电压低、能量密度低的缺陷，其应用范围受到了一定的限制。因此，为了改进超级电容器的电化学性能，可以在超级电容器电极片制备时在碳基活性材料中掺入含锂材料。

含锂材料的电子电导率都比较低，因此在电极片浆料的制备过程中需要加入导电剂改善其导电性。传统的浆料的制备方法为：将活性材料、导电剂、粘结剂和有机胶液按照一定配比同时加入搅拌机或者分散机中进行搅拌一定时间后，即得极片浆料。

结合锂离子电池的高比能量和超级电容器的高比功率以提高储能器件的电化学性能一直是研究的热点话题。电池电容即是这种将锂离子电池电极材料与超级电容器电极材料相复合的混合电极材料作为电极的器件，旨在综合法拉第电化学反应和双电层储能这两种储能机理，实现锂离子电池和超级电容器两种器件的优势互补，可望在航空航天、国防军工、电动车辆、电子信息和仪器仪表等急需兼具高能量密度、高功率密度等性能储能器件的领域得到广泛应用。

负极材料是电容电池关键材料，应该兼具锂离子电池负极材料和超级电容器电极材料的特点。迄今为止，在锂离子二次电池负极材料和超级电容器负极材料中，炭材料是唯一商业化的，而且在新型、高性能开发方面仍具很大发展空间，因此，炭材料仍然是锂离子二次电池负极材料和超级电容器负极材料研究领域的热点之一。选择来源广泛、价格便宜、性能优良的炭类材料作为电容电池的负极材料具有广阔的应用前景。为了满足锂离子脱/嵌储能，电容电池的负极应该满足：在锂离子的嵌入反应中自由能变化小，锂离子在负极的固态结构中有高的扩散率、高度可逆的嵌入反应和良好的电导率，热力学性能稳定并与电解质不发生反应。同时为了满足良好的双电层储能，作为电容电池的负极，还应具有良好的电化学稳定性、合适的孔结构与比表面积、较高的电位窗口等性能,以保证其在高电压电池系统里具有良好的性能，特别是大倍率性能。

一般为了实现电池电容产品的小型化和轻量化，往往通过实现高能量密度的途径来提高电极的压实密度。简单混料法是一种传统的电极浆料配置工艺，所谓简单混料法就是在不改变各原料的固有形态下将各原料机械地混合成浆料的方法。按照简单混料法配制的浆料，由于不同固体粉末材料的颗粒之间存在粒径大小等各方面的差异，接触颗粒之间的致密度通常较低，无法达到电极的性能要求。

常用的超级电容器电极材料为多孔碳基材料，常用的锂离子电池材料有富锂氧化物或者碳材料。这两种体系的材料之间，尤其是多孔炭基材料与富锂氧化物材料在振实密度、颗粒尺寸、比表面积等存在巨大差异，使得采用常规的搅拌方法很难获得分散均匀、稳定性高的电极浆料。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种电极浆料，尤其是电池电容复合电极浆料的浆料制备方法，可以实现各组分的均匀混合。

本发明采用的技术方案为：一种电池电容电极浆料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1)预处理：对导电剂、超级电容电极材料、锂离子电池电极材料进行预处理；

2)机械搅拌：a.将导电剂加入含有粘结剂或者增稠剂的胶液中，以15～25r/min的速度搅拌15～45min，其中胶液的粘度为1200-1800cps；b.加入超级电容电极材料，以20～30r/min的速度搅拌25～60min；c.加入锂离子电池电极材料，以30～40r/min的速度搅拌60～120min，得到浆料；其中导电剂、超级电容电极材料、锂离子电池电极材料、粘结剂或增稠剂的质量比为(3-10):(5-20):(65-85):(3-10)；

3)高速分散：对机械搅拌后的浆料进行高速分散处理。

所述步骤1)中预处理包括对材料的粉粹和细磨，在行星式球磨机中进行，预处理后的粉末颗粒尺寸小于50μm。