Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的制备方法

937 编辑：中冶有色技术网来源：江苏集萃托普索清洁能源研发有限公司

2023-12-13 15:50:40

权利要求书： 1.一种Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：S1采用固相法合成Cu2Nb34O87材料；

S2用油墨震荡机对合成的Cu2Nb34O87材料进行球磨，将Cu2Nb34O87材料球磨至所需的粒径；

S3将球磨后的Cu2Nb34O87材料放入100?800目的超声波振动筛的筛网中筛分，得到所需粒径的Cu2Nb34O87活性物质；

S4将筛分出的Cu2Nb34O87活性物质与粘结剂、导电剂配置成浆料；

S5将配置好的浆料涂敷在集流体上，先在涂覆机上初步烘干，然后移入真空烘箱中烘干；

S6将烘干后的极片放入辊压机辊压，制成Cu2Nb34O87纽扣电池负极片。

2.根据权利要求1所述的Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的制备方法，其特征在于：步骤2中，油墨震荡机震荡时长20min?100min,震荡频率60?600次/分钟。

3.根据权利要求1所述的Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的制备方法，其特征在于：步骤2中，油墨震荡机的研磨容器为不锈钢材质件，研磨球是氧化锆材质件。

4.根据权利要求3所述的Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的制备方法，其特征在于：步骤3中，超声波振动筛筛分Cu2Nb34O87材料时，振动筛频率为200?1000次/分钟，振动时长4min?

30min，超声波电流0.05?0.5A。

5.根据权利要求1所述的Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的制备方法，其特征在于：步骤4中，配置浆料时，Cu2Nb34O87活性物质与粘结剂、导电剂的质量百分比为：Cu2Nb34O87活性物质

80%?90%，粘结剂5%?10%，导电剂5%?10%，混料时间为20?60min。

6.根据权利要求1所述的Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的制备方法，其特征在于：步骤5中，浆料涂覆在集流体上的厚度为100um?300um,在涂覆机上烘干温度为40?70℃，时间为20?

40min；烘箱烘干温度为80?120℃，时间为8?20小时。

7.根据权利要求6所述的Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的制备方法，其特征在于：集流体为铜箔，铜箔厚度为13.5?14.5mm，铜箔质量为12?14mg。

8.根据权利要求1所述的Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的制备方法，其特征在于：步骤6中，辊压机辊压的厚度为20?80um。

9.根据权利要求1所述的Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的制备方法，其特征在于：环境温度控制在20?30℃，环境湿度控制在40?60%。

10.根据权利要求1所述的Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的制备方法，其特征在于：步骤6

2 2

中，制成的纽扣电池负极片中，Cu2Nb34O87活性物质的装载量为4mg/cm?8mg/cm。

说明书： Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的制备方法技术领域[0001] 本发明属于锂离子电池生产领域，特别是一种高面密度的Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的制备方法。

背景技术[0002] 锂离子电池负极材料Cu2Nb34O87，电化学性能优良，具备未来大规模产业化的潜力。目前制备Cu2Nb34O87生产通常采用固相法，合成时，将CuO和Nb2O5按照一定的比例混合均匀，

在马弗炉中进行高温烧结，制成Cu2Nb34O87。采用固相法合成Cu2Nb34O87成本最低，但是烧结

温度高，导致制成的Cu2Nb34O87颗粒团聚，粒径太大，制备锂离子电池电极浆料时，因颗粒太

大不容易混合均匀，会影响涂覆效果，且颗粒太大会导致制成的电池电化学性能不佳。采用

普通的球磨设备，无法将Cu2Nb34O87研磨至所需的粒径，且球磨后的Cu2Nb34O87材料中还会含

有一些非结晶的物质，影响Cu2Nb34O87材料的电化学性能，为保障其性能必须要对球磨后的

材料进行筛分，如果采用普通的筛分设备对其进行筛分，Cu2Nb34O87材料粒子会粘在筛网上，

导致筛网的堵塞，无法完成筛分，因而，现有技术中还没有有效的办法，使固相法制成的

Cu2Nb34O87材料粒径和结晶性都满足Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的需求。此外，现有的

Cu2Nb34O87纽扣电池极片，负极材料在纽扣电池负极片上的面密度低，影响电池的能量密度，

因而需要对其进行改进。

发明内容[0003] 本发明的目的在于针对背景技术中所述的现有技术中采用固相法合成Cu2Nb34O87，粒径太大，不容易混合均匀，在制成纽扣电池极片时，涂覆效果差，装载量低，导致电池能量

密度低的问题，提供一种能够解决前述问题的Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的制备方法。

[0004] 为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的制备方法，其特点是：其包括以下步骤：

[0005] S1采用固相法合成Cu2Nb34O87材料；[0006] S2用油墨震荡机对合成的Cu2Nb34O87材料进行球磨，将Cu2Nb34O87材料球磨至所需的粒径；

[0007] S3将球磨后的Cu2Nb34O87材料放入100?800目的超声波振动筛的筛网中筛分，得到所需粒径的Cu2Nb34O87活性物质；

[0008] S4将筛分出的Cu2Nb34O87活性物质与粘结剂、导电剂配置成浆料；[0009] S5将配置好的浆料涂敷在集流体上，先在涂覆机上初步烘干，然后移入真空烘箱中烘干。

[0010] S6将烘干后的极片放入辊压机辊压，制成Cu2Nb34O87纽扣电池负极片。[0011] 进一步的方案是，步骤2中，油墨震荡机震荡时长20min?100min,震荡频率60?600次/分钟。因为油墨震荡机的能量适中，既可以减小颗粒粒径，又不会影响颗粒结晶性。设置

油墨震荡机的震荡频率和震荡时间，能够将固相法合成的Cu2Nb34O87材料研磨成所需的粒

径。

[0012] 进一步的方案是，步骤2中，油墨震荡机的研磨容器为不锈钢材质件，研磨球是氧化锆材质件。选用不锈钢材质的研磨容器和氧化锆材质的研磨球能使研磨效率更高。

[0013] 进一步的方案是，步骤3中，超声波振动筛筛分Cu2Nb34O87材料时，振动筛频率为200?1000次/分钟，振动时长4min?30min.超声波电流0.05?0.5A。因为Cu2Nb34O87材料颗粒容

易堵塞筛网的网孔，采用普通的振动筛筛分效率低，甚至无法完成筛分，所以Cu2Nb34O87材料

经过球磨后，用超声波振动筛进行过筛，不会堵塞筛网，能提高筛分效率。

[0014] 进一步的方案是，步骤4中，配置浆料时，Cu2Nb34O87活性物质与粘结剂、导电剂的质量百分比为：Cu2Nb34O87活性物质80%?90%，粘结剂5%?10%，导电剂5%?10%，混料时间为20?

60min。通过优化调整配置浆料时Cu2Nb34O87活性物质与粘结剂和导电剂的质量配比，能提高

制成的锂离子纽扣电池负极片的电化学性能。

[0015] 进一步的方案是，步骤5中，浆料涂覆在集流体上的厚度为100um?300um,在涂覆机上烘干温度为40?70℃，时间为20?40min；烘箱烘干温度为80?120℃，时间为8?20小时。通过

优化调整浆料涂覆厚度和烘干条件，能提高集流体的装载量，并且烘干后提高极片的均一

性。

[0016] 进一步的方案是，步骤5中，集流体为铜箔，铜箔厚度为13.5?14.5mm，铜箔质量为12?14mg。通过优化集流体材质，能提高极片的稳定性和导电性。

[0017] 进一步的方案是，步骤6中，辊压机辊压的厚度为20?80um，滚压次数为1?3次。通过优化滚压厚度和滚压次数，能提高极片的稳定性，保证极片上的材料不会松散，同时也不会

因为压得太过导致集流体和材料结构发生破坏。

[0018] 进一步的方案是，步骤1?6中，环境温度控制在20?30℃，环境湿度控制在40?60%，通过优化制备极片的环境，提高极片的稳定性。

[0019] 进一步的方案是，步骤6中，制成的纽扣电池负极片中，Cu2Nb34O87活性物质的装载2 2

量为4mg/cm?8mg/cm。通过这种设置，使锂离子纽扣电池的负极片具有更高的面密度，提高

负极片的能量密度。

[0020] 本发明的有益效果为：1）本发明的Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的制备方法，在涂覆前，用油墨震荡机对Cu2Nb34O87材料进行球磨，再通过超声波振动筛筛分，能获得粒径小且结

晶性好的Cu2Nb34O87材料，使制成的浆料更均匀，涂覆效果更好；2）本发明的Cu2Nb34O87纽扣

电池负极片的制备方法，优化了Cu2Nb34O87活性物质与粘结剂和导电剂的质量配比，能提高

制成的锂离子纽扣电池负极片的电化学性能；3）本发明的Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的制备

方法，优化了极片的稳定性，能提高制成的锂离子纽扣电池负极片的电化学性能；4）本发明

的Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的制备方法，制成的纽扣电池负极片Cu2Nb34O87活性物质的面

密度高，能明显提高纽扣电池的能量密度。

附图说明[0021] 图1为采用本发明实施例1的方案制成的Cu2Nb34O87的粒径分布图。[0022] 图2为现有的Cu2Nb34O87的粒径分布图。[0023] 图3为采用本发明实施例1的方案制成的Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的涂覆效果图。[0024] 图4为现有的Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的涂覆效果图。[0025] 图5为采用本发明实施例1的方案制成的Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的电化学性能图。

[0026] 图6为现有的Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的电化学性能图。具体实施方式[0027] 下面通过实施例对本发明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

技术人员在没有做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。

[0028] 实施例1[0029] 一种Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的制备方法，其包括以下步骤：[0030] S1采用固相法合成Cu2Nb34O87材料。[0031] S2用油墨震荡机对合成的Cu2Nb34O87材料进行球磨，将Cu2Nb34O87材料球磨至所需的粒径；油墨震荡机震荡时长为20min,震荡频率600次/分钟，油墨震荡机的研磨容器为不

锈钢材质件，研磨球是氧化锆材质件。

[0032] S3将球磨后的Cu2Nb34O87材料放入800目的超声波振动筛的筛网中筛分，得到所需粒径的Cu2Nb34O87活性物质；振动筛的振动频率为1000次/分钟，振动时长4min，超声波电流

0.5A。

[0033] S4将筛分出的Cu2Nb34O87活性物质与粘结剂、导电剂配置成浆料；Cu2Nb34O87活性物质与粘结剂、导电剂的质量百分比为：Cu2Nb34O87活性物质90%，粘结剂5%，导电剂5%，混料时

间为30min。

[0034] S5浆料涂覆在集流体上的厚度为200um,在涂覆机上烘干温度为60℃，时间为30min；烘箱烘干温度为120℃，时间为12小时。集流体为铜箔，铜箔厚度为14mm，铜箔质量为

13mg。

[0035] S6辊压机辊压的厚度为80um。滚压次数为2次。Cu2Nb34O87活性物质的装载量为8mg/2

cm。

[0036] S1?6环境温度控制在25℃，环境湿度控制在50%。[0037] 实施例2[0038] 一种Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的制备方法，其包括以下步骤：[0039] S1采用固相法合成Cu2Nb34O87材料。[0040] S2用油墨震荡机对合成的Cu2Nb34O87材料进行球磨，将Cu2Nb34O87材料球磨至所需的粒径；油墨震荡机震荡时长为60min,震荡频率300次/分钟，油墨震荡机的研磨容器为不

锈钢材质件，研磨球是氧化锆材质件。

[0041] S3将球磨后的Cu2Nb34O87材料放入500目的超声波振动筛的筛网中筛分，得到所需粒径的Cu2Nb34O87活性物质；振动筛的振动频率为500次/分钟，振动时长15min，超声波电流

0.2A。

[0042] S4将筛分出的Cu2Nb34O87活性物质与粘结剂、导电剂配置成浆料；Cu2Nb34O87活性物质与粘结剂、导电剂的质量百分比为：Cu2Nb34O87活性物质85%，粘结剂10%，导电剂5%，混料时

间为30min

[0043] S5浆料涂覆在集流体上的厚度为150um,在涂覆机上烘干温度为60℃，时间为20min；烘箱烘干温度为130℃，时间为14小时。集流体为铜箔，铜箔厚度为14mm，铜箔质量为

13mg

[0044] S6辊压机辊压的厚度为60um。滚压次数为1次。Cu2Nb34O87活性物质的装载量为7mg/2

cm。

[0045] S1?6环境温度控制在20℃，环境湿度控制在40%。[0046] 实施例3[0047] 一种Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的制备方法，其包括以下步骤：[0048] S1采用固相法合成Cu2Nb34O87材料。[0049] S2用油墨震荡机对合成的Cu2Nb34O87材料进行球磨，将Cu2Nb34O87材料球磨至所需的粒径；油墨震荡机震荡时长为100min,震荡频率60次/分钟，油墨震荡机的研磨容器为不

锈钢材质件，研磨球是氧化锆材质件。

[0050] S3将球磨后的Cu2Nb34O87材料放入100目的超声波振动筛的筛网中筛分，得到所需粒径的Cu2Nb34O87活性物质；振动筛的振动频率为200次/分钟，振动时长30min，超声波电流

0.05A。

[0051] S4将筛分出的Cu2Nb34O87活性物质与粘结剂、导电剂配置成浆料；Cu2Nb34O87活性物质与粘结剂、导电剂的质量百分比为：Cu2Nb34O87活性物质90%，粘结剂5%，导电剂5%，混料时

间为50min

[0052] S5浆料涂覆在集流体上的厚度为100um,在涂覆机上烘干温度为60℃，时间为40min；烘箱烘干温度为100℃，时间为10小时。集流体为铜箔，铜箔厚度为14mm，铜箔质量为

13mg

[0053] S6辊压机辊压的厚度为50um。滚压次数为3次。Cu2Nb34O87活性物质的装载量为6mg/2

cm。

[0054] S1?6环境温度控制在22℃，环境湿度控制在50%。[0055] 实施例4[0056] 一种Cu2Nb34O87纽扣电池负极片的制备方法，其包括以下步骤：[0057] S1采用固相法合成Cu2Nb34O87材料。[0058] S2用油墨震荡机对合成的Cu2Nb34O87材料进行球磨，将Cu2Nb34O87材料球磨至所需的粒径；油墨震荡机震荡时长为40min,震荡频率400次/分钟，油墨震荡机的研磨容器为不

锈钢材质件，研磨球是氧化锆材质件。

[0059] S3将球磨后的Cu2Nb34O87材料放入400目的超声波振动筛的筛网中筛分，得到所需粒径的Cu2Nb34O87活性物质；振动筛的振动频率为800次/分钟，振动时长20min，超声波电流

0.3A。

[0060] S4将筛分出的Cu2Nb34O87活性物质与粘结剂、导电剂配置成浆料；Cu2Nb34O87活性物质与粘结剂、导电剂的质量百分比为：Cu2Nb34O87活性物质84%，粘结剂8%，导电剂8%，混料时

间为45min。

[0061] S5浆料涂覆在集流体上的厚度为100um,在涂覆机上烘干温度为60℃，时间为40min；烘箱烘干温度为120℃，时间为18小时。集流体为铜箔，铜箔厚度为14mm，铜箔质量为

13mg。

[0062] S6辊压机辊压的厚度为50um。滚压次数为2次。Cu2Nb34O87活性物质的装载量为6mg/2

cm。

[0063] S1?6环境温度控制在25℃，环境湿度控制在50%。[0064] 对比例1[0065] 采用固相法合成Cu2Nb34O87材料，用Cu2Nb34O87材料与粘结剂和导电剂以84：8：8的质量比配置成浆料，将配置好的浆料涂敷在集流体上，浆料烘干后制成Cu2Nb34O87纽扣电池

负极片。

[0066] 对比图1和图2可以看出，采用本发明的实施例1的方案制成的Cu2Nb34O87材料粒径均匀，而采用对比例1的方案制成的Cu2Nb34O87材料粒径不均匀。

[0067] 对比图3和图4可以看出，采用本发明的实施例1的方案制成的浆料涂覆后，表面平整，涂覆效果好，而采用对比例1的方案制成的浆料涂覆后，表面粗糙，涂覆效果差。

[0068] 对比图5和图6可以看出，采用本发明的实施例1的方案制成的Cu2Nb34O87纽扣电池负极片，倍率性能和容量优于对比例1制成的纽扣电池的倍率性能和容量，本发明的实施例

1的方案制成的Cu2Nb34O87纽扣电池负极片电化学性能明显优于对比例1方案制成的

Cu2Nb34O87纽扣电池负极片。

[0069] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换

和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。