CN105226239A

CN105226239A - 静电涂布制备锂离子薄膜电极方法、电极和包括其的电池

Info

Publication number: CN105226239A
Application number: CN201410195042.5A
Authority: CN
Inventors: 常林荣; 董新义; 郝立星; 马赫然; 郎佳星
Original assignee: Nano New Energy Tangshan Co Ltd
Current assignee: Nano New Energy Tangshan Co Ltd
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2016-01-06
Anticipated expiration: 2034-05-09
Also published as: CN105226239B

Abstract

本发明涉及一种锂离子薄膜电极的制备方法，包括如下步骤：(1)配制正极浆料和负极浆料，其中配制正极浆料的固含量为20％～35％，配制负极浆料固含量为20％～40％；(2)将步骤(1)制备的正极浆料和负极浆料进行静电涂布，得到电极薄膜；以及(3)将步骤(2)得到电极薄膜进行干燥最终得到薄膜电极。本发明还提供所述方法制备得到的薄膜电极，以及含有该电极的电池。本发明制备出的薄膜电极性能良好，该薄膜电极厚度为亚微米级到15μm，能够满足制备容量在4μAh/cm²～100μAh/cm²薄膜电池的需求，具有广泛应用。

Description

静电涂布制备锂离子薄膜电极方法、电极和包括其的电池

技术领域

本发明涉及一种锂离子薄膜电极及其制备方法，特别地，本发明涉及一种通过丝网印刷制备的锂离子薄膜电极及其制备方法，以及含有该薄膜电极的电池。

背景技术

随着薄膜电极的各种应用的广泛普及，如在平板显示器，防静电防电磁屏蔽层，面发热体，热发射膜，电池，薄膜电阻器，传感器，终端设备，汽车玻璃以及打印机上的应用，特别是在光记录，磁记录，电子纸和薄膜电容上的应用，现有方法制备得到薄膜电极的厚度已经不能满足实际应用的需要。

薄膜电极的制备方法，一般主要有射频磁溅射法，激光高温烧灼法，静电喷雾沉积，旋转涂层法，涂布焙烧法。实际制备过程中，上述方法制备得到薄膜电极的厚度很难达到亚微米级，仍旧不能满足需要。

目前，普通锂电池电极涂布工艺只能制备活性物质厚度在15μm以上的，15μm以下甚至纳米级别的薄膜电极无法制备，无法满足制备薄膜电池的需要。目前以磁控溅射为基础的固态薄膜制备技术的高成本也限制了其在薄膜电池领域的大规模使用。

静电喷雾和静电纺丝技术目前在很多领域已经被广泛应用，用静电喷雾制备的涂层厚度均匀且与基体的结合力良好，然而将静电喷雾和静电纺丝技术有机结合的静电涂布技术却尚未在锂离子薄膜电极方面得到应用，主要是需要克服很多的技术困难，制备亚微米至微米级别薄膜电极，其对浆料固含量、材料的粒度、制备的具体工艺方法和正负极材料选择方面都有严格要求，固含量以及浆料配比会影响浆料的流动性，影响薄膜厚度和活性物质的均匀性。从业者进行了多年的实验均没有获得成功。

发明内容

本发明解决技术问题是：通过近点涂布制备得到亚微米的锂离子薄膜电极。

具体来说，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种锂离子薄膜电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)配制正极浆料和负极浆料，其中配制正极浆料的固含量为20％～35％，配制负极浆料固含量为20％～40％；

(2)将步骤(1)制备的正极浆料和负极浆料进行静电涂布，得到薄膜电极；以及

(3)将步骤(2)得到薄膜电极进行干燥最终得到薄膜电极。

所述静电涂布是采用静电纺丝设备对正极浆料和负极浆料进行喷涂处理，将其涂布到载体上而形成薄膜电极的方法。

具体来说，由于本发明浆料中含有高分子聚合物的量比较少，通过静电纺丝设备后不会产生丝而是以颗粒状存在的，浆料中的少量聚合物虽然不足以形成丝状薄膜，但是高分子聚合物的存在仍是成膜的必要条件，它是活性物质的良好的载体，在喷涂过程中，活性物质被其带出喷头，沉积在基体上，从而形成活性物质均匀的薄膜电极。高分子聚合物少于一定量时则不能成膜，另外，高分子聚合物同时也是活性物质的粘合剂和分散剂，它使活性物质在基体上分散更为均匀，且与基底有良好的结合力。采用静电涂布工艺，可以得到活性物质均匀且薄膜厚度低于15微米的薄膜电极。

其中，步骤(1)所述正极浆料包含正极活性物质，导电材料，正极辅助材料，以及有机溶剂；所述负极浆料包含负极活性物质，导电材料，负极辅助材料，以及有机溶剂。

其中，步骤(1)所述正极活性物质为钴酸锂，磷酸铁锂，锰酸锂或三元正极材料中任意一种。

其中，步骤(1)所述正极活性物质的D₅₀小于5微米。

其中，步骤(1)所述负极活性物质为石墨或钛酸锂中任意一种。

其中，步骤(1)所述正极浆料的导电材料和负极浆料的导电材料选自导电炭黑，导电石墨或乙炔黑中的一种。

其中，步骤(1)所述正极辅助材料和负极辅助材料为聚偏氟乙烯。

其中，步骤(1)所述正极浆料和负极浆料的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮,二甲基乙酰胺，四氟乙烯，二甲基甲酰胺，丁酮,四氢呋喃或/和碳酸二甲酯中的任一种或几种。

其中，步骤(1)所述正极浆料包含正极活性物质16％～28％，导电材料3％～5％、正极辅助材料2％～4％、有机溶剂65％～75％；负极浆料包含负极活性物质18％～30％、导电材料1％～3％、负极辅助材料2％～4％、有机溶剂65％～75％。

其中，步骤(2)所述静电涂布采用的是静电纺丝设备进行。

其中，步骤(2)所述静电涂布的喷头直径100微米～1500微米，喷头与基体的距离1cm～15cm。

其中，步骤(2)所述静电涂布的喷头走速1cm/min～10cm/min，静电电压10kV～20kV，喷涂时间15秒～15分钟。

其中，步骤(3)所述干燥的温度75℃～100℃，干燥时间15min～2h。

本发明还提供一种通过上述制备方法制备得到的锂离子薄膜电极，其厚度低于15微米。

本发明又提供一种包含所述薄膜电极的电池。

本发明的有益效果是：

本发明静电涂布技术可以制备出性能良好的薄膜电极，比常规的刮涂等方法更加灵活多变，并且薄膜电极中的活性物质具有更好的均匀度，通过调整静电涂布的参数，活性物质的厚度可在亚微米级到15微米之间灵活控制，由于需要用到高压静电电源，所以对设备和安全性的要求较高，但相对于磁控溅射等薄膜制备方法来说，成本仍较低，相率高。

本发明通过静电涂布技术制备得到了薄膜电极，该薄膜电极厚度为亚微米级到15μm，能够满足制备容量在4μAh/cm²～100μAh/cm²薄膜电池的需求，可广泛应用于蓝牙电池，腕表电池以及其它一些可穿戴设备上的电池，在RFID(radiofrequency+identification)射频识别系统，智能卡(Smartcard)具有广阔的应用前景。

附图说明

图1：本发明一种实施方式静电涂布后的薄膜电极正极。

图2：本发明一种实施方式制备的薄膜电极正极的铜箔厚度测定。

图3：本发明一种实施方式制备的薄膜电极正极的电极厚度测定。

图4：本发明一种实施方式制备的正极薄膜电极的电流和电压的测定。

图5：本发明一种实施方式制备的正极薄膜电极的电容量测定。

具体实施方式

本发明提供了一种薄膜电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

一般地，在静电涂布前，根据所要制备电池和薄膜电极的要求选择合适活性物质和其它辅助材料，为了制备得到更好的薄膜电极，所以活性物质的粒度一般要求在5微米以下。

对于制备的静电涂布浆料，一般对配制静电涂布浆料，根据薄膜电极的具体要求进行配制，其中包括对浆料粘度，固含量，活性物质和其它辅助材料的比例等进行调整；实践中，通过控制固含量就可以很好的保证薄膜电极的制备工艺的稳定。

优选地，所述正极浆料包含正极活性物质，导电材料，正极辅助材料，以及有机溶剂；所述负极浆料包含负极活性物质，导电材料，负极辅助材料，以及有机溶剂。正极浆料和负极浆料均采用油系浆料，以利于更好的进行涂布。

优选地，所述正极活性物质为钴酸锂，磷酸铁锂，锰酸锂或三元正极材料中任意一种。

优选地，所述正极活性物质的D₅₀小于5微米。

优选地，所述负极活性物质为石墨或钛酸锂中任意一种。

优选地，所述正极浆料的导电材料和负极浆料的导电材料选自导电炭黑，导电石墨或乙炔黑中的一种。

优选地，所述正极辅助材料和负极辅助材料为聚偏氟乙烯。

优选地，所述正极浆料和负极浆料的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP),二甲基乙酰胺(DMAc)，四氟乙烯(TEF)，二甲基甲酰胺(DMSO)，丁酮(MEK),四氢呋喃(THF)或/和碳酸二甲酯(DMC)中的任一种或几种。

其中，步骤(1)所述正极浆料包含正极活性物质16％～28％，导电材料3％～5％、正极辅助材料2％～4％、有机溶剂65％～75％，一般地，上述各组分含量之和等于100％；负极浆料包含负极活性物质18％～30％、导电材料1％～3％、负极辅助材料2％～4％、有机溶剂65％～75％，一般地，上述各组分含量之和等于100％。

上述步骤(1)是将合适的电极材料配制为可以用于静电涂布的电极浆料，以用于进一步的制备电极，在该步骤中，控制浆料的固含量是很重要的，固含量主要与浆料的流动性有关，固含量过低，浆料流动性太强，喷涂到基材上的活性物质容易流动，从而使涂布过程中容易无法得到完整的图形，厚度也不易控制，固含量过高，喷涂所需要采用的电压太高，操作性和安全性都有一定的问题，且喷头容易堵塞，薄膜质量难以控制。

(2)将步骤(1)制备的正极浆料和负极浆料进行静电涂布，得到电极薄膜；以及

由于本发明浆料中含有高分子聚合物的量比较少，通过静电纺丝设备后不会产生丝而是以颗粒状存在的，浆料中的少量聚合物虽然不足以形成丝状薄膜，但是高分子聚合物的存在仍是成膜的必要条件，它是活性物质的良好的载体，在喷涂过程中，活性物质被其带出喷头，沉积在基体上，从而形成活性物质均匀的薄膜电极。高分子聚合物少于一定量时则不能成膜，另外，高分子聚合物同时也是活性物质的粘合剂和分散剂，它使活性物质在基体上分散更为均匀，且与基底有良好的结合力。采用静电涂布工艺，可以得到活性物质均匀且薄膜厚度低于15微米的薄膜电极。优选地，静电涂布采用的是静电纺丝设备进行。一般地，市场上能够购买到的静电纺丝设备都可以用。

优选地，所述静电涂布的喷头直径100微米～1500微米，喷头与基体的距离1cm～15cm。

优选地，所述静电涂布的喷头走速1cm/min～10cm/min，静电电压10kV～20kV，喷涂时间15秒～15分钟。

对喷头的直径，喷头与基体的距离、喷头走速、静电电压、喷涂时间各个参数的控制对最终形成薄膜电极的质量具有很重要的影响。

喷头的直径主要影响到喷涂时的出液速度，喷头直径越小，则喷头的出液速度越快，出液速度过慢会造成喷头处缺液，从而使薄膜不均匀，出液速度过快，会使浆料在喷头处堆积，严重时可堵塞喷头，使喷涂无法继续。喷头和基体的距离会影响到喷涂的所覆盖的面积，喷头离基体越近，喷涂所能覆盖的面积越小，造成喷涂效率低，喷头离基体太远时，浆料不能有效的沉积在基体上。喷头走速主要影响到薄膜的均匀性和成膜效率，速度过慢，成膜不均匀，速度过快，浆料不能有效沉积，效率低。静电电压主要影响到成膜的效率和成膜覆盖面积，电压过低，电场强度不够，无法有效成膜，电压过高，成膜覆盖面积太低，喷涂效率低，同时也存在安全性和能量浪费的问题。

(3)将步骤(2)得到电极薄膜进行干燥最终得到薄膜电极。

优选地，所述干燥的温度75℃～100℃，干燥时间15min～2h。

本发明提供了一种通过上述方法制备得到薄膜电极，其厚度低于15微米。

本发明还提供了一种包含所述薄膜电极的电池。

其中，智能卡(Smartcard)又称IC(IntegratedCircuit)，一般指一张给定大小的塑料卡片，上面封装了集成电路芯片，用于存储和处理数据。智能卡可以分为：非加密存储卡，加密存储卡，CPU卡和超级智能卡，其中，CPU卡和超级智能卡需要用到微型储能器件。

上述包含所述薄膜电极的电池可广泛应用于智能卡和RFID系统中。其中，RFID(radiofrequency+identification)射频识别系统俗称电子标签(射频+标签)，是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，无须人工干预，能够存储信息，是信息收集系统的信息载体。RFID可为有源RFID和无源RFID，其中有源RFID可提供更远的读写距离，需要微型储能器件供电。

在一种具体的实施方式中，本发明锂离子薄膜电极的制备方法如下：

1.根据所要制备电池和薄膜电极的要求选择合适活性物质和其它辅助材料(由于制备的是薄膜电极，所以活性物质的粒度一般要求亚微米级到5微米)；正极活性物质：钴酸锂，磷酸铁锂，锰酸锂和三元材料等其中一种，D50小于5微米，负极活性物质：石墨，钛酸锂等其中一种，辅助材料：聚偏氟乙烯(PVDF)，导电材料：导电炭黑，导电石墨，乙炔黑的其中一种。

2.配制静电涂布浆料，根据薄膜电极的具体要求进行配制，其中包括对浆料粘度，固含量，活性物质和其它辅助材料的比例等进行调整；正极浆料：活性物质16％～28％、PVDF2％～4％、导电材料3％～5％、NMP65％～75％；负极浆料：活性物质18％～30％、PVDF2％～4％、导电材料1％～3％、NMP65％～75％。

3.根据薄膜电池和电极的要求选择合适的喷头，通过调节喷头的尺寸，喷头与基体之间的距离，喷头走速，静电电压，喷涂时间来制备所需的薄膜电极等；喷头直径100微米～1500微米，喷头与基体的距离1cm～15cm，喷头走速1cm/min～10cm/min，静电电压10kV～20kV，喷涂时间15秒～15分钟。

本发明采用的是纺丝设备，但是静电纺丝一般用的都是高分子聚合物，这些材料才能纺出丝来，本发明虽然浆料里面有高分子聚合物，但是量比较少，虽然是用纺丝仪器做出来的，但是没有丝，还都是以颗粒状存在的。所以这是借鉴了这两种方式来做本发明的电极，所以称为静电涂布。

4.涂好的电极经过干燥等后处理工序来制备薄膜电池，干燥温度75～100℃，干燥时间15min～2h。

实施例

首先，对下面实施例中制备锂离子薄膜电极所用的试剂和测定方法进行说明如下：

聚偏氟乙烯(PVDF)：美国苏威电池级PVDF5130，购于东莞市樟木头金运来塑胶原料经营部。

固含量的测定：固含量快速测定仪，深圳市后王电子科技有限公司生产。

静电纺丝设备：SS-3535H型电纺丝设备，北京永康乐业科技发展有限公司生产。

正极容量的测定：将正极极片，隔膜(浸滞电解液)，金属锂片顺序排叠在一起制作成电池，如测试结果容量为X，正极极片的面积为Y，活性物质厚度为Z，则正极片的单位容量为X/(Y*Z),X，Y，Z的单位分别为微安时，平方厘米和微米。

实施例中使用的其他材料均为商购的，纯度在98％以上。

实施例1

(1)按照质量含量正极活性物质磷酸铁锂16％，炭黑5％，PVDF4％，以铝箔作为正极集流体作为活性物质的载体，NMP75％的比例配制正极浆料500g，其中磷酸铁锂的D₅₀为0.15微米，测定其固含量为20％；按照质量含量负极活性物质钛酸锂18％，炭黑3％，PVDF4％，以铜箔作为负极集流体作为活性物质的载体，NMP75％的比例配制负极浆料500g，其中钛酸锂的D₅₀为0.15微米，测定其固含量为20％。

(2)将上述制备好的浆料，加入到静电纺丝设备中进行喷涂，设定喷头直径1000微米，喷头与基体的距离10cm，喷头走速10cm/min，静电电压10kV，喷涂时间为60秒。

(3)将经过步骤(2)静电涂布后的电极薄膜在75℃下干燥2h得到如附图1所示的薄膜电极正极，正极的涂布厚度0.5微米，经过同样的方法测定，负极的涂布厚度0.5微米。对正极薄膜电极进行电池充放电电压平台的测定，测定结果见图4和图5，说明薄膜电极的充放电平台良好，电极性能良好。对于该磷酸铁锂电极，试验结果容量为4μAh/cm²·μm，与锂片组成电池，1C循环100次后，电池容量基本保持不变，没有衰减。

实施例2

(1)按照质量含量正极活性物质磷酸铁锂28％，炭黑3％，PVDF4％，以铝箔作为正极集流体作为活性物质的载体，NMP65％的比例配制正极浆料500g，其中磷酸铁锂的D₅₀为4微米，测定其固含量为35％；按照质量含量负极活性物质钛酸锂30％，炭黑3％，PVDF2％，以铜箔作为负极集流体作为活性物质的载体，NMP65％的比例配制负极浆料500g，其中钛酸锂的D₅₀为4微米，测定其固含量为40％。

(2)将上述制备好的浆料，加入到静电纺丝设备中进行喷涂，设定喷头直径500微米，喷头与基体的距离15cm，喷头走速1cm/min，静电电压20kV，喷涂时间为15分钟。

(3)将经过步骤(2)静电涂布后的电极薄膜在100℃下干燥15min得到与附图1类似的薄膜电极，得到薄膜电极正极的涂布厚度12微米，负极的涂布厚度12微米。对正极薄膜电极进行电池充放电电压平台的测定，测定结果显示薄膜电极的充放电平台良好，电极性能良好，试验结果容量为8μAh/cm²·μm，与锂片组成电池，1C循环100次后，电池容量基本保持不变，没有衰减。

实施例3

(1)按照质量含量正极活性物质磷酸铁锂24％，炭黑4％，PVDF2％，以铝箔作为正极集流体作为活性物质的载体，NMP70％的比例配制正极浆料500g，其中磷酸铁锂的D₅₀为1.5微米，测定其固含量为30％；按照质量含量负极活性物质钛酸锂25％，炭黑2％，PVDF3％，以铜箔作为负极集流体作为活性物质的载体，NMP70％的比例配制负极浆料500g，其中钛酸锂的D₅₀为0.5微米，测定其固含量为30％。

(2)将上述制备好的浆料，加入到静电纺丝设备中进行喷涂，设定喷头直径150微米，喷头与基体的距离10cm，喷头走速6cm/min，静电电压15kV，喷涂时间为8分钟。

(3)将经过步骤(2)静电涂布后的电极薄膜在80℃下干燥1h得到类似附图1所示的薄膜电极，通过图2-3可以看出，其正极的涂布厚度3微米，负极的涂布厚度1.5微米。对正极薄膜电极进行电池充放电电压平台的测定，测定结果显示薄膜电极的充放电平台良好，电极性能良好，试验结果容量为5μAh/cm²·μm，与锂片组成电池，1C循环100次后，电池容量基本保持不变，没有衰减。

实施例4

(1)按照质量含量正极活性物质钴酸锂24％，导电石墨4％，PVDF2％，以铝箔作为正极集流体作为活性物质的载体，DMAc70％的比例配制正极浆料500g，其中钴酸锂的D₅₀为4微米，测定其固含量为30％；按照质量含量负极活性物质石墨25％，石墨D50为3.5微米，导电石墨2％，PVDF3％，以铜箔作为负极集流体作为活性物质的载体，DMAc70％的比例配制负极浆料500g，测定其固含量为30％。

(2)将上述制备好的浆料，加入到静电纺丝设备中进行喷涂，设定喷头直径1500微米，喷头与基体的距离10cm，喷头走速6cm/min，静电电压15kV，喷涂时间为8分钟。

(3)将经过步骤(2)静电涂布后的电极薄膜在80℃下干燥1h得到类似附图1所示的薄膜电极，其正极的涂布厚度10微米，负极的涂布厚度5微米。对正极薄膜电极进行电池充放电电压平台的测定，测定结果显示薄膜电极的充放电平台良好，电极性能良好，试验结果容量为8μAh/cm²·μm，对负极薄膜电极进行试验，结果容量为15μAh/cm²·μm；与锂片组成电池，1C循环100次后，电池容量基本保持不变，没有衰减。

实施例5

(1)按照质量含量正极活性物质镍钴锰酸锂24％，乙炔黑4％，PVDF2％，以铝箔作为正极集流体作为活性物质的载体，DMSO70％的比例配制正极浆料500g，其中镍钴锰酸锂的D₅₀为4微米，测定其固含量为30％；按照质量含量负极活性物质钛酸锂25％，乙炔黑2％，PVDF3％，以铜箔作为负极集流体作为活性物质的载体，DMSO70％的比例配制负极浆料500g，其中钛酸锂的D₅₀为2微米，测定其固含量为30％。

(3)将经过步骤(2)静电涂布后的电极薄膜在80℃下干燥1h得到类似附图1所示的薄膜电极，其正极的涂布厚度10微米，负极的涂布厚度5微米。对正极薄膜电极进行电池充放电电压平台的测定，测定结果显示薄膜电极的充放电平台良好，电极性能良好，试验结果容量为20μAh/cm²·μm，与锂片组成电池，1C循环100次后，电池容量基本保持不变，没有衰减。

实施例6

(1)按照质量含量正极活性物质磷酸铁锂10％，炭黑3％，PVDF2％，以铝箔作为正极集流体作为活性物质的载体，NMP85％的比例配制正极浆料500g，其中磷酸铁锂的D₅₀为3微米，测定其固含量为10％；按照质量含量负极活性物质钛酸锂17％，炭黑1％，PVDF2％，以铜箔作为负极集流体作为活性物质的载体，NMP80％的比例配制负极浆料500g，测定其固含量为10％。

(2)将上述制备好的浆料，加入到静电纺丝设备中进行喷涂，设定喷头直径15微米，喷头与基体的距离10cm，喷头走速6cm/min，静电电压15kV，喷涂时间为8分钟。

(3)将经过步骤(2)静电涂布后的电极薄膜在80℃下干燥1h不能形成完整的薄膜电极，得到的残缺的薄膜的电极的厚度不均匀。对其在进行电池充放电电压平台的测定，测定结果显示丝网薄膜电极的充放电平台较差。这说明固含量对静电涂布制备薄膜电极的方法是十分重要的。

实施例7

(1)按照质量含量正极活性物质磷酸铁锂24％，炭黑4％，PVDF2％，以铝箔作为正极集流体作为活性物质的载体，DMP70％的比例配制正极浆料500g，其中磷酸铁锂的D₅₀为4微米，测定其固含量为30％；按照质量含量负极活性物质钛酸锂25％，炭黑2％，PVDF3％，以铜箔作为负极集流体作为活性物质的载体，NMP70％的比例配制负极浆料500g，测定其固含量为30％。

(2)将上述制备好的浆料，加入到静电纺丝设备中进行喷涂，设定喷头直径30微米，喷头与基体的距离20cm，喷头走速15cm/min，静电电压25kV，喷涂时间为3分钟。

(3)将经过步骤(2)静电涂布后的电极薄膜在80℃下干燥1h得到类似附图1所示的薄膜电极，其正极的涂布厚度20微米，负极的涂布厚度24微米。对正极薄膜电极进行电池充放电电压平台的测定，测定结果显示薄膜电极的充放电平台很差，试验结果容量为3μAh/cm²·μm，与锂片组成电池，1C循环100次后，电池容量衰减。

实施例8

(2)将上述制备好的浆料，加入到静电纺丝设备中进行喷涂，设定喷头直径20微米，喷头与基体的距离20cm，喷头走速1cm/min，静电电压25kV，喷涂时间为30分钟。

(3)将经过步骤(2)静电涂布后的电极薄膜在80℃下干燥1h得到没有得到完整的厚度均匀的薄膜电极，其正极的最厚处涂布厚度25微米，最薄处的涂布厚度是6微米，负极的最厚处涂布厚度30微米，最薄处的涂布厚度是8微米。对正极薄膜电极进行电池充放电电压平台的测定，测定结果显示薄膜电极的充放电平台很差，试验结果容量为3μAh/cm²·μm，与锂片组成电池，1C循环100次后，电池容量衰减。

通过实施例4，实施例7和实施例8的数据可以看出，将本发明静电涂布的参数控制在本发明所述范围内是很重要的，特别是喷头直径，喷头与基体的距离以及喷头走速的大小影响最终形成薄膜电极的品质。

Claims

1.一种锂离子薄膜电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(3)将步骤(2)得到电极薄膜进行干燥最终得到薄膜电极。

2.如权利要求1所述制备方法，其中步骤(1)所述正极浆料包含正极活性物质，导电材料，正极辅助材料，以及有机溶剂；所述负极浆料包含负极活性物质，导电材料，负极辅助材料，以及有机溶剂。

3.如权利要求2所述制备方法，其中步骤(1)所述正极活性物质为钴酸锂，磷酸铁锂，锰酸锂或三元正极材料中任意一种。

4.如权利要求2或3所述制备方法，其中步骤(1)所述正极活性物质的D₅₀小于5微米。

5.如权利要求2-4任一项所述制备方法，其中步骤(1)所述负极活性物质为石墨或钛酸锂中任意一种。

6.如权利要求2-5任一项所述制备方法，其中步骤(1)所述正极浆料的导电材料和负极浆料的导电材料选自导电炭黑，导电石墨或乙炔黑中的任意一种。

7.如权利要求2-6任一项所述制备方法，其中步骤(1)所述正极辅助材料和负极辅助材料为聚偏氟乙烯。

8.如权利要求2-7任一项所述制备方法，其中步骤(1)所述正极浆料和负极浆料的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮，二甲基乙酰胺，四氟乙烯，二甲基甲酰胺，丁酮，四氢呋喃或/和碳酸二甲酯中的任一种或几种。

9.根据权利要求1-8任一项所述制备方法，其中步骤(1)所述正极浆料包含正极活性物质16％～28％、导电材料3％～5％、正极辅助材料2％～4％、有机溶剂65％～75％；负极浆料包含负极活性物质18％～30％、导电材料1％～3％、负极辅助材料2％～4％、有机溶剂65％～75％。

10.如权利要求1-9任一项所述制备方法，其中步骤(2)所述静电涂布采用的是静电纺丝设备进行。

11.如权利要求1-10任一项所述制备方法，其中步骤(2)所述静电涂布的喷头直径100微米～1500微米，喷头与基体的距离1cm～15cm。

12.如权利要求1-11任一项所述制备方法，其中步骤(2)所述静电涂布的喷头走速1cm/min～10cm/min，静电电压10kV～20kV，喷涂时间15秒～15分钟。

13.如权利要求1-12任一项所述制备方法，其中步骤(3)所述干燥的温度75℃～100℃，干燥时间15min～2h。

14.一种通过权利要求1-13任一项制备方法制备得到的锂离子薄膜电极，其厚度低于15微米。

15.一种包含权利要求14所述薄膜电极的电池。