CN101335343A - 一种可弯折电池负极材料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可弯折电池负极材料及其制造方法，该材料的组份和重量百分数范围为，膨胀石墨10－30％、鳞片石墨纳米粉8－20％、纳米二硫化钼2－5％、橡胶材料45－80％，其中橡胶材料为可辊压或双向拉伸的橡胶材料，尤其是聚异丁烯。本发明制造方法是将上述原料按配比称重后放入反应釜中或双螺杆挤出机中，在150－170℃下进行混合1－5小时，辊压成型，辊温100－250℃，工作压力100－300MPa；拉伸成型，先熔融挤出片材或厚膜，在100－150℃下，对片材或厚膜进行双向拉伸，经适当冷却或热处理制成薄膜。本发明可弯折电池负极材料用作电池负极，具有高柔软性和良好的导电性能。

Description

一种可弯折电池负极材料及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种电池材料，尤其是涉及一种可弯折电池负极材料及其制造方法。

背景技术

便携式电子仪器技术日新月异，对于轻薄电池的要求亦愈来愈高。日本早稻田大学科学家最近研发出一款轻薄如纸、可弯曲的聚合物充电池，外形恍如一块软胶片。在厚仅二百纳米、具活跃氧化还原作用的高分子薄膜内，附有一层高密度电荷载体，可大大加快电池的充电和放电效率。相对其他有机物料电池，这款「软胶电池」电率表现极高，只花一分钟就能完全充电，而且寿命很长，可充电逾一千次。研究人员利用溶液处理方法制造这种新一代电池，将可溶聚合物覆盖于一层薄膜，然后接受紫外线照射，令聚合物之间产生化学作用，把电力贮存。

日本NEC公司也已开发出可以卷起来的超薄型充电电池，这种电池不含金属，利用有机材料制成，30秒可完成充电，厚度0.3毫米，电压3.7伏。制造电池使用的原材料是一种塑料，称为“有机游离基材料”，加工成薄膜后安装上电极制成充电电池。这种电池柔韧性很强，用手可以卷成圆筒状。可广泛应用于IC卡和电子纸等薄型电子装置。新开发的电池植入IC卡成为内置电源后，可使IC卡通过无线方式向远处传递信息，将给人的生活带来很多方便，例如，只要把可作为车票使用的IC卡装入衣服口袋里，就可以在剪票口顺利通过。另外，该电池也可以作为电子纸的电源使用，使电子纸显示装置更薄更轻。

本发明的材料可以应用于可弯折电池片的负极材料，可弯折电池的正极材料根据客户需求选择。

发明内容

本发明的目的是提供一种可弯折电池负极材料及其制造方法，它能满足现有技术的上述需求。

为实现上述目的，本发明给出可弯折电池负极材料组份，组份有膨胀石墨、鳞片石墨纳米粉、纳米二硫化钼、聚异丁烯等橡胶材料，各组份材料的重量百分数范围为膨胀石墨10-30％、鳞片石墨纳米粉8-20％，纳米二硫化钼2-5％，橡胶材料45-80％。

在上述可弯折电池负极材料中，所述的膨胀石墨的粒度为30目至200目，膨胀倍数100-500倍，含碳量90％以上，含灰份少于0.1％，水份少于0.1％，含硫量300ppm以下，含铁量0.01％以下。

在上述可弯折电池负极材料中，所述的鳞片石墨纳米粉的粒度为100nm以下，含碳量90％以上，  含灰份小于0.1％，水份小于0.1％，含硫量300ppm以下，含铁量0.01％以下。

在上述可弯折电池负极材料中，所述的纳米二硫化钼D50为0.1-3微米，比表面积大于40m²/g。

在上述可弯折电池负极材料中，所述的橡胶材料为可以进行辊压和双向拉伸的所有橡胶材料，尤其是聚异丁烯。

为实现上述目的，本发明所述可弯折电池负极材料制造方法之一为，

(1)配料：按以下重量百分比称取配料，膨胀石墨10-30％、鳞片石墨纳米粉8-20％，纳米二硫化钼2-5％，橡胶材料45-80％。

(2)混合：将上述原料放入反应釜中，在150-170℃温度下进行混合1-5小时；

(3)成型：经辊压成型，辊温100-250℃，辊压时工作压力为100-300MPa；

(4)包装：采用真空包装机进行真空包装。

为实现上述目的，本发明所述可弯折电池负极材料制造方法之二为，

(1)配料：按以下重量百分比称取配料，膨胀石墨10-30％、鳞片石墨纳米粉8-20％，纳米二硫化钼2-5％，橡胶材料45-80％。

(2)混合：将上述原料放入双螺杆挤出机中加热至150-170℃混合，熔融挤出片材或厚膜，挤出时的工作压力为120-300MPa；

(3)成型：在100-150℃下，通过双向拉伸机，同时或分别在垂直的两个纵向方向和横向方向上对挤出机挤出的片材或厚膜进行拉伸，使分子链或结晶面在平行于薄膜的平面方向进行了取向而有序排列，然后在拉紧状态下热定型，使取向的大分子结构固定下来，最后经过适当的冷却或热处理制成薄膜；

(4)包装：采用真空包装机进行真空包装。

采用本发明制造方法得到的可弯折电池负极材料，其厚度为0.01～2.0mm；其导电性能为1cm²导电膜的电阻小于40欧姆，测量可从任意点进行；其导电方向平行于膜的表面(x、y轴的方向)，上下表面之间的电阻小于10欧姆。

本发明与现有技术相比具有下列优点：1、本发明提供的可弯折电池负极材料可直接用于可弯折超薄电池中，具有高柔软性和良好的导电性能，导电方向平行于膜表面(x、y轴方向)，产品的厚度在0.06-0.09mm之间，其导电性能达到1cm²导电膜的电阻需要小于40欧姆(从任意点来测)，上下表面之间的电阻小于10欧姆。2、本发明使用纳米二硫化钼做微小气孔填充(填补)物，主要目的是把橡胶材料之所有微小气孔填充(填补)完全，使此设备的微小气孔中无空气存在达到提高导热系数之目的。3、工艺简单，生产成本低廉。

具体实施方式

实施例一

称取10Kg含碳量90％之膨胀石墨、8Kg含碳量90％的鳞片石墨纳米粉、2Kg纳米二硫化钼及80Kg聚异丁烯，将它们逐渐放入双螺杆挤出机中，150-170℃混合3小时，挤出后进行双向拉伸。所得材料的厚度为0.2mm，1cm²导电膜的电阻为35欧姆。

实施例二

称取20Kg含碳量92％之膨胀石墨，10Kg含碳量91％鳞片石墨纳米粉、5Kg纳米二硫化钼及65Kg聚异丁烯，将它们逐渐放入反应釜中，150-170℃混合3小时，得到浓稠状高温混合制碳混合液体。然后将浓稠碳混合液体进行辊压，辊压温度为200℃，压力为180MPa压成片。所得材料的厚度为1.0mm，1cm²导电膜的电阻为20欧姆。

实施例三

称取30Kg含碳量90％之膨胀石墨，20Kg含碳量90％鳞片石墨纳米粉，2Kg纳米二硫化钼及48Kg聚异丁烯，将它们逐渐放入反应釜中，150-170℃混合3小时，得到浓稠状高温混合制碳混合液体。然后将浓稠碳混合液体进行辊压，辊压温度为200℃，压力为200MPa压成片。所得材料的厚度为0.8mm，1cm²导电膜的电阻为10欧姆。

本发明提供的可弯折电池负极材料可直接用于可弯折超薄电池中，具有高柔软性和良好的导电性能，导电方向平行于膜表面(x、y轴方向)，要求产品的厚度在0.06-0.09mm之间，另外对其导电性能的要求是1cm²导电膜的电阻需要小于40欧姆(从任意点来测)，上下表面之间的电阻要小于10欧姆。

Claims (7)

1、一种可弯折电池负极材料，其特征在于：它的组份和重量百分数范围为膨胀石墨10-30％、鳞片石墨纳米粉8-20％、纳米二硫化钼2-5％、橡胶材料45-80％。

2、如权利要求1所述的可弯折电池负极材料，其特征在于：所述的膨胀石墨的粒度为30目至200目，膨胀倍数100-500倍，含碳量90％以上，含灰份少于0.1％，水份少于0.1％，含硫量300ppm以下，含铁量0.01％以下。

3、如权利要求1所述的可弯折电池负极材料，其特征在于：所述的鳞片石墨纳米粉的粒度为100nm以下，含碳量90％以上，含灰份小于0.1％，水份小于0.1％，含硫量300ppm以下，含铁量0.01％以下。

4、如权利要求1所述的可弯折电池负极材料，其特征在于：所述的纳米二硫化钼D50为0.1-3微米，比表面积大于40m²/g。

5、如权利要求1所述的可弯折电池负极材料，其特征在于：所述的橡胶材料为可以进行辊压和双向拉伸的所有橡胶材料，尤其是聚异丁烯。

6、一种可弯折电池负极材料的制造方法，其特征在于：

(1)配料：按以下重量百分比称取配料，膨胀石墨10-30％、鳞片石墨纳米粉8-20％，纳米二硫化钼2-5％，橡胶材料45-80％。

(2)混合：将上述原料放入反应釜中，在150-170℃温度下进行混合1-5小时；

(3)成型：经辊压成型，辊温100-250℃，辊压时工作压力为100-300MPa；

(4)包装：采用真空包装机进行真空包装。

7、一种可弯折电池负极材料的制造方法，其特征在于：

(1)配料：按以下重量百分比称取配料，膨胀石墨10-30％、鳞片石墨纳米粉8-20％，纳米二硫化钼2-5％，橡胶材料45-80％。

(2)混合：将上述原料放入双螺杆挤出机中加热至150-170℃混合，熔融挤出片材或厚膜，挤出时的工作压力为120-300MPa；

(3)成型：在100-150℃下，通过双向拉伸机，同时或分别在垂直的两个纵向方向和横向方向上对挤出机挤出的片材或厚膜进行拉伸，使分子链或结晶面在平行于薄膜的平面方向进行了取向而有序排列，然后在拉紧状态下热定型，使取向的大分子结构固定下来，最后经过适当的冷却或热处理制成薄膜；

(4)包装：采用真空包装机进行真空包装。