CN105304906A - 一种柔性锂离子电池负极及其制作方法 - Google Patents

一种柔性锂离子电池负极及其制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105304906A
CN105304906A CN201510614862.8A CN201510614862A CN105304906A CN 105304906 A CN105304906 A CN 105304906A CN 201510614862 A CN201510614862 A CN 201510614862A CN 105304906 A CN105304906 A CN 105304906A
Authority
CN
China
Prior art keywords
slurry
electrode
lithium ion
ion battery
conductive agent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510614862.8A
Other languages
English (en)
Inventor
鞠群
唐廎
李青海
孙杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Realdevelop Power Supply Technology Co Ltd
Original Assignee
Shandong Realdevelop Power Supply Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Realdevelop Power Supply Technology Co Ltd filed Critical Shandong Realdevelop Power Supply Technology Co Ltd
Priority to CN201510614862.8A priority Critical patent/CN105304906A/zh
Publication of CN105304906A publication Critical patent/CN105304906A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/133Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • H01M4/1393Processes of manufacture of electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621Binders
    • H01M4/622Binders being polymers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

一种柔性锂离子电池负极及其制作方法,其特征是:将锂离子电池负极材料、导电剂和PTFE用低沸点的溶剂混合均匀形成浆料,并经干燥得到粉状混合物,后用一种高沸点溶剂将粉状混合物适量分散,压制得到含高沸点溶剂的电极薄膜,再将此电极薄膜充分干燥并即得柔性电极。上述措施有效降低了电极的极化程度和阻抗,使电极的嵌锂过程更加均匀,有效抑制了析锂反应的发生。

Description

一种柔性锂离子电池负极及其制作方法
技术领域
本发明设计锂离子电池领域,尤其涉及一种柔性锂离子电池负极及其制作方法。
背景技术
在电池原材料日趋成熟的今天,随着市场对于锂离子电池的性能要求的不断提高,用户要求锂离子电池的能量密度更高,特别是在可充电扣式锂离子电池领域。制造厂家针对以上客户要求,不断进行技术改进,提高锂离子电池能量密度和电化学性能的一个有效方法是减少电池的无效空间,来增加活性物质(正负极材料)的填充量,这样有制造商将扣式可充电锂离子电池内芯传统的卷绕型结构变更为三明治结构,此举将电极结构由多层变单层,减少了集流体的体积,同时电极截面积由内切方形变为同心圆,可将扣式可充电锂离子电池的容量一举提升达30~80%以上。但三明治结构的电芯带来了负极厚度的激增,一般达到0.6mm以上,是传统卷绕电极单层涂布厚度的8倍以上,由于锂电池传统碳负极材料的嵌锂动力学缓慢,对卷绕结构的电极而言常规的充电倍率变为三明治结构的高倍率,同时电极的增厚更加重了反应过程的滞后,因此常规方法制造的三明治结构的负极电解液传质效率较低,充电时存在表面过充而内部欠充的现象,在常规倍率充电时存在表面严重析锂的危险,析锂轻则导致电池短路发热失效,重则有热失控爆炸的危险,这大大限制了三明治结构锂离子可充电电池的应用。如何在保证导电率的同时提高电极的孔隙率,是一个迫切需解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种柔性锂离子电池负极及其制作方法,孔隙率可通过高沸点分散剂的含量进行控制,大大增加了电极的有效比表面积,提高了锂离子负极反应的传质速率,因此表面析锂的现象得到了有效的控制,同时此柔性电极无需添加额外的导电骨架或集流体即能保证电极的强度,为三明治电极结构的可充电锂离子电池的规模应用扫清了一大障碍,
为实现上述目的,本发明的技术方案为:
一种柔性锂离子电池负极,其特征是:将锂离子电池负极材料、导电剂和PTFE用低沸点的溶剂混合均匀形成浆料,并经干燥得到粉状混合物,后用一种高沸点溶剂将粉状混合物适量分散,压制得到含高沸点溶剂的电极薄膜,再将此电极薄膜充分干燥并即得柔性电极。
其特征是:包括如下制备步骤:
步骤(1)浆料的制备;
将导电剂加入到低沸点溶剂中,在常规的行星式真空搅拌机中以500~4000rpm的高速分散搅拌5~60min后得到导电浆料,在此导电浆料中加入锂离子电池负极材料继续高速分散使浆料混合均匀,将浆料温度冷却至10~25℃范围内再加入PTFE乳液高速搅拌5~30min;维持搅拌并将浆料加热至30~70℃,充分混合均匀30~300min即得到混合物浆料;
步骤(2)浆料的干燥;
将混合后的浆料用常压鼓风干燥、真空干燥或离心干燥一种或几种的方式充分干燥,干燥温度50~120℃,得到粉状混合物;
步骤(3)柔性电极的制备;
将干燥后的粉状混合物加入高沸点溶剂中,在多功能搅拌器中低速30~120rpm分散搅拌得到泥团状物质,将此物质在高沸点溶剂蒸汽压饱和的气氛中经对辊机反复对辊碾压,得到一定厚度的柔韧性充分的电极,将此电极薄膜常规抽真空干燥,干燥温度120~160℃,充分干燥后用对辊机对辊至工艺厚度即得多孔的柔性负极。
其特征是:
步骤(1)中所述的导电剂为导电石墨、导电炭黑、导电碳纤维或碳纳米管中的一种或几种;
步骤(1)中所述混合活性物质和导电剂的低沸点溶剂为无水乙醇或无水乙醇与去离子水的混合溶剂,其中混合溶剂中乙醇的含量不低于20%;
步骤(1)中所述的锂离子电池负极材料为人造石墨、天然石墨、中间相炭微球中的一种或几种;
步骤(1)所述PTFE乳液中的固含量质量分数为5~70%;
步骤(1)中所述的混合物浆料中的低沸点溶剂的含量为20%~80%;
步骤(3)中所述的高沸点溶剂为NMP、PC中的一种或两种;
步骤(3)中所述干燥前电极膜的厚度与干燥后对辊的最终厚度比为1.15~1.03:1,亦即干燥后的电极对辊时的压缩比不高于15%;
步骤(3)中泥团状物质中高沸点溶剂的体积含量比为10%~60%;
4、根据权利要求2所述的一种柔性锂离子电池负极,其特征是:制成的电池负极中PTFE的含量为1%~10%,导电剂的含量为0.5%~20%,活性物质含量为70%~98.5%。
其特征是:将1份质量的superP导电剂加入到15份质量的低沸点溶剂无水乙醇中,用行星式搅拌机以2000rpm的高速分散30min形成均匀的导电浆料,然后加入8.4份质量的锂离子电池用负极活性物质人造石墨,继续以同样的搅拌速度均匀搅拌60min后得到的含活性物质和导电剂的浆料,再加入一份质量的60%固含量的PTFE乳液,使活性物质:导电剂:ptfe的固体质量比为84%:10%:6%,再次进行高速分散10min后打开搅拌机的加热功能,使浆料温度升温至60℃,搅拌60min后待用;
将制得的浆料倾倒于平板加热盘中,置于真空干燥箱中,缓慢抽真空至-0.1MPa并加热至80℃,使浆料中的无水乙醇挥发完全,得到干燥的粉末状材料;
将此粉末状材料中加入1.3倍质量的高沸点溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP),用多功能搅拌器低速60rpm的速度剪辑搅拌至混合物呈团料状,将此团料用对辊机对辊并反复对折碾压,使ptfe再次纤维化,直至物料粘接牢固表面光滑后对辊至0.40mm厚度,形成含NMP的电极膜片,将此膜片平铺于网状干燥盘中,抽真空180℃使电极中的NMP完全去除;
将干燥后的电极膜片用对辊机进行整平,对辊至0.38mm即得到合格的多孔的柔性电池负极极片。
其特征是:将1份质量的superP导电剂加入到15份质量的含50%无水乙醇的去离子水中,用行星式搅拌机以2500rpm的高速分散30min形成均匀的导电浆料后加入8.4份质量的锂离子电池用负极活性物质中间相碳微球MCMB,继续以同样的搅拌速度均匀搅拌60min后得到的含活性物质和导电剂的浆料,再加入一份质量的60%固含量的PTFE乳液,使活性物质:导电剂:ptfe的固体质量比为84%:10%:6%,再次进行高速分散10min后打开搅拌机的加热功能,使浆料温度升温至60℃,搅拌60min后待用;
将制得的浆料倾倒于平板加热盘中,置于真空干燥箱中,缓慢抽真空至-0.1MPa并加热至110℃,使浆料中的无水乙醇水溶液挥发完全,得到干燥的粉末状材料;
将此粉末状材料中加入1.3倍质量的高沸点溶剂碳酸丙烯酯(PC),用多功能搅拌器低速60rpm的速度剪辑搅拌至混合物呈团料状,将此团料用对辊机对辊并反复对折碾压,使ptfe再次纤维化,直至物料粘接牢固表面光滑后对辊至0.40mm厚度,形成含PC的电极膜片,将此膜片平铺于网状干燥盘中,抽真空180℃使电极中的PC完全去除;
将干燥后的电极膜片用对辊机进行整平,对辊至0.38mm即得到合格的多孔的柔性电池负极极片。
一种柔性锂离子电池负极的制作方法,其特征是:
步骤(1)浆料的制备;
将导电剂加入到低沸点溶剂中,在常规的行星式真空搅拌机中以500~4000rpm的高速分散搅拌5~60min后得到导电浆料,在此导电浆料中加入锂离子电池负极材料继续高速分散使浆料混合均匀,将浆料温度冷却至10~25℃范围内再加入PTFE乳液高速搅拌5~30min;维持搅拌并将浆料加热至30~70℃,充分混合均匀30~300min即得到混合物浆料;
步骤(2)浆料的干燥;
将混合后的浆料用常压鼓风干燥、真空干燥或离心干燥中的一种或几种的方式充分干燥,干燥温度50~120℃,得到粉状混合物;
步骤(3)柔性电极的制备;
将干燥后的粉状混合物加入高沸点溶剂中,在多功能搅拌器中低速30~120rpm分散搅拌得到泥团状物质,将此物质在高沸点溶剂蒸汽压饱和的气氛中经对辊机反复对辊碾压,得到一定厚度的柔韧性充分的电极,将此电极薄膜常规抽真空干燥,干燥温度120~160℃,充分干燥后用对辊机对辊至工艺厚度即得多孔的柔性负极。
其特征是:
步骤(1)中所述的导电剂为导电石墨、导电炭黑、导电碳纤维或碳纳米管中的一种或几种;
步骤(1)中所述混合活性物质和导电剂的低沸点溶剂为无水乙醇或无水乙醇与去离子水的混合溶剂,其中混合溶剂中乙醇的含量不低于20%;
步骤(1)中所述的锂离子电池负极材料为人造石墨、天然石墨、中间相炭微球中的一种或几种;
步骤(1)所述PTFE乳液中的固含量质量分数为5~70%;
步骤(1)中所述的混合物浆料中的低沸点溶剂的含量为20%~80%;
步骤(3)中所述的高沸点溶剂为NMP、PC中的一种或两种;
步骤(3)中所述干燥前电极膜的厚度与干燥后对辊的最终厚度比为1.15~1.03:1,亦即干燥后的电极对辊时的压缩比不高于15%;
步骤(3)中泥团状物质中高沸点溶剂的体积含量比为10%~60%;
所述制成的电池负极中PTFE的含量为1%~10%,导电剂的含量为0.5%~20%,活性物质含量为70%~98.5%。
其特征是:
将1份质量的superP导电剂加入到15份质量的低沸点溶剂无水乙醇中,用行星式搅拌机以2000rpm的高速分散30min形成均匀的导电浆料,然后加入8.4份质量的锂离子电池用负极活性物质人造石墨,继续以同样的搅拌速度均匀搅拌60min后得到的含活性物质和导电剂的浆料,再加入一份质量的60%固含量的PTFE乳液,使活性物质:导电剂:ptfe的固体质量比为84%:10%:6%,再次进行高速分散10min后打开搅拌机的加热功能,使浆料温度升温至60℃,搅拌60min后待用;
将制得的浆料倾倒于平板加热盘中,置于真空干燥箱中,缓慢抽真空至-0.1MPa并加热至80℃,使浆料中的无水乙醇挥发完全,得到干燥的粉末状材料;
将此粉末状材料中加入1.3倍质量的高沸点溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP),用多功能搅拌器低速60rpm的速度剪辑搅拌至混合物呈团料状,将此团料用对辊机对辊并反复对折碾压,使ptfe再次纤维化,直至物料粘接牢固表面光滑后对辊至0.40mm厚度,形成含NMP的电极膜片,将此膜片平铺于网状干燥盘中,抽真空180℃使电极中的NMP完全去除;
将干燥后的电极膜片用对辊机进行整平,对辊至0.38mm即得到合格的多孔的柔性电池负极极片。
其特征是:
将1份质量的superP导电剂加入到15份质量的含50%无水乙醇的去离子水中,用行星式搅拌机以2500rpm的高速分散30min形成均匀的导电浆料后加入8.4份质量的锂离子电池用负极活性物质中间相碳微球MCMB,继续以同样的搅拌速度均匀搅拌60min后得到的含活性物质和导电剂的浆料,再加入一份质量的60%固含量的PTFE乳液,使活性物质:导电剂:ptfe的固体质量比为84%:10%:6%,再次进行高速分散10min后打开搅拌机的加热功能,使浆料温度升温至60℃,搅拌60min后待用;
将制得的浆料倾倒于平板加热盘中,置于真空干燥箱中,缓慢抽真空至-0.1MPa并加热至110℃,使浆料中的无水乙醇水溶液挥发完全,得到干燥的粉末状材料;
将此粉末状材料中加入1.3倍质量的高沸点溶剂碳酸丙烯酯(PC),用多功能搅拌器低速60rpm的速度剪辑搅拌至混合物呈团料状,将此团料用对辊机对辊并反复对折碾压,使ptfe再次纤维化,直至物料粘接牢固表面光滑后对辊至0.40mm厚度,形成含PC的电极膜片,将此膜片平铺于网状干燥盘中,抽真空180℃使电极中的PC完全去除;
将干燥后的电极膜片用对辊机进行整平,对辊至0.38mm即得到合格的多孔的柔性电池负极极片。
本发明的有益效果:
本发明结合锂离子电池特别是扣式电池结构特点,针对负极结构进行改进,对电极的关键制约因素对症下药,有效提升了其电化学性能;
首先,采用低沸点溶剂对电极活性物质进行有效的分散,利用PTFE易于纤维化的特点,使活性物质表面完全覆盖纤维化PTFE,不同于粘接剂的粘接作用,PTFE利用纤维结构进行原材料的粘接,低沸点溶剂利于挥发和回收,可使活性物质在分散均匀的同时表面完美覆盖纤维化的PTFE;
第二,利用高沸点溶剂不易挥发的特点,将此溶剂与纤维化的原材料进行混合,可使活性物质颗粒之间均匀的包裹溶剂液滴,在对辊时ptfe再次纤维化并粘接牢固,微小液滴保持了内部结构的相对的蓬松稳定,从而在干燥后在电极物质之间形成相互贯通的微小空隙,保证了成品电极的孔隙率;
另外,此方法采用液体造孔的机理,可已通过调节高沸点溶剂的含量来控制电极孔隙率,使电极中存在我们需要的微孔、介孔以及中孔和大孔等,有效的保证了电解液的浸润,为离子的传输提供了丰富而快速的通道,对于传质过程成为瓶颈的较厚的石墨电极而言,上述措施有效降低了电极的极化程度和阻抗,使电极的嵌锂过程更加均匀,有效抑制了析锂反应的发生。
说明书附图
图1为实施例1中LIR2016型锂电池所测的人造石墨的循环性能和库仑效率示意图;
图2为实施例1中LIR2016型锂电的倍率性能示意图。
具体实施方式:
实施案例一
将一份质量的superP导电剂加入到15份质量的低沸点溶剂无水乙醇中,用行星式搅拌机以2000rpm的高速分散30min形成均匀的导电浆料后加入8.4份质量的锂离子电池用负极活性物质人造石墨,继续以同样的搅拌速度均匀搅拌60min后得到的含活性物质和导电剂的浆料,再加入一份质量的60%固含量的PTFE乳液,使活性物质:导电剂:ptfe的固体质量比为84%:10%:6%,再次进行高速分散10min后打开搅拌机的加热功能,使浆料温度升温至60℃,搅拌60min后待用;
将制得的浆料倾倒于平板加热盘中,置于真空干燥箱中,缓慢抽真空至-0.1MPa并加热至80℃,使浆料中的无水乙醇挥发完全,得到干燥的粉末状材料;
将此粉末状材料中加入1.3倍质量的高沸点溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP),用多功能搅拌器低速60rpm的速度剪辑搅拌至混合物呈团料状,将此团料用对辊机对辊并反复对折碾压,使ptfe再次纤维化,直至物料粘接牢固表面光滑后对辊至0.40mm厚度,形成含NMP的电极膜片,将此膜片平铺于网状干燥盘中,抽真空180℃使电极中的NMP完全去除;
将干燥后的电极膜片用对辊机进行整平,对辊至0.38mm即得到合格的多孔柔性电极片;将此电极冲切成Ф8.1mm的圆片,并通过锂电专用导电胶(如DagEB-012等)将其严格同心粘接于可充锂电池的壳体上。将厚度为0.15mm的PP无纺布隔膜冲切成9.5mm直径,另准备Ф8.5mm的锂片做负极,装入不锈钢片和弹簧片,再加入锂电池专用电解液后抽真空注液装配成扣式LIR1216型可充电锂电池。
实施案例二
将一份质量的superP导电剂加入到15份质量的含50%无水乙醇的去离子水中,用行星式搅拌机以2500rpm的高速分散30min形成均匀的导电浆料后加入8.4份质量的锂离子电池用负极活性物质中间相碳微球MCMB,继续以同样的搅拌速度均匀搅拌60min后得到的含活性物质和导电剂的浆料,再加入一份质量的60%固含量的PTFE乳液,使活性物质:导电剂:ptfe的固体质量比为84%:10%:6%,再次进行高速分散10min后打开搅拌机的加热功能,使浆料温度升温至60℃,搅拌60min后待用;
将制得的浆料倾倒于平板加热盘中,置于真空干燥箱中,缓慢抽真空至-0.1MPa并加热至110℃,使浆料中的无水乙醇水溶液挥发完全,得到干燥的粉末状材料;
将此粉末状材料中加入1.3倍质量的高沸点溶剂碳酸丙烯酯(PC),用多功能搅拌器低速60rpm的速度剪辑搅拌至混合物呈团料状,将此团料用对辊机对辊并反复对折碾压,使ptfe再次纤维化,直至物料粘接牢固表面光滑后对辊至0.40mm厚度,形成含PC的电极膜片,将此膜片平铺于网状干燥盘中,抽真空180℃使电极中的PC完全去除;
将干燥后的电极膜片用对辊机进行整平,对辊至0.38mm即得到合格的多孔柔性电极片,将此电极冲切成Ф8.1mm的圆片,用实施例1的方法配成扣式LIR1216型可充电锂电池。
图1是装配所成的LIR2016所测的人造石墨的循环性能和库仑效率,
图2是该电池的倍率性能,可以看出此工艺下的电极膜的性能出色,与常规的涂布工艺电极性能相似,而此时电极的厚度达到了0.38mm,是常规涂布电极电极膜厚度的5倍以上,因此此工艺的倍率亦即常规工艺下的5倍,达到如此性能充分说明了此工艺的先进性。

Claims (10)

1.一种柔性锂离子电池负极,其特征是:将锂离子电池负极材料、导电剂和PTFE用低沸点的溶剂混合均匀形成浆料,并经干燥得到粉状混合物,后用一种高沸点溶剂将粉状混合物适量分散,压制得到含高沸点溶剂的电极薄膜,再将此电极薄膜充分干燥并即得柔性电极。
2.根据权利要求1所述的一种柔性锂离子电池负极,其特征是:包括如下制备步骤:
步骤(1)浆料的制备;
将导电剂加入到低沸点溶剂中,在常规的行星式真空搅拌机中以500~4000rpm的高速分散搅拌5~60min后得到导电浆料,在此导电浆料中加入锂离子电池负极材料继续高速分散使浆料混合均匀,将浆料温度冷却至10~25℃范围内再加入PTFE乳液高速搅拌5~30min;维持搅拌并将浆料加热至30~70℃,充分混合均匀30~300min即得到混合物浆料;
步骤(2)浆料的干燥;
将混合后的浆料用常压鼓风干燥、真空干燥或离心干燥一种或几种的方式充分干燥,干燥温度50~120℃,得到粉状混合物;
步骤(3)柔性电极的制备;
将干燥后的粉状混合物加入高沸点溶剂中,在多功能搅拌器中低速30~120rpm分散搅拌得到泥团状物质,将此物质在高沸点溶剂蒸汽压饱和的气氛中经对辊机反复对辊碾压,得到一定厚度的柔韧性充分的电极,将此电极薄膜常规抽真空干燥,干燥温度120~160℃,充分干燥后用对辊机对辊至工艺厚度即得多孔的柔性负极。
3.根据权利要求2所述的一种柔性锂离子电池负极,其特征是:
步骤(1)中所述的导电剂为导电石墨、导电炭黑、导电碳纤维或碳纳米管中的一种或几种;
步骤(1)中所述混合活性物质和导电剂的低沸点溶剂为无水乙醇或无水乙醇与去离子水的混合溶剂,其中混合溶剂中乙醇的含量不低于20%;
步骤(1)中所述的锂离子电池负极材料为人造石墨、天然石墨、中间相炭微球中的一种或几种;
步骤(1)所述PTFE乳液中的固含量质量分数为5~70%;
步骤(1)中所述的混合物浆料中的低沸点溶剂的含量为20%~80%;
步骤(3)中所述的高沸点溶剂为NMP、PC中的一种或两种;
步骤(3)中所述干燥前电极膜的厚度与干燥后对辊的最终厚度比为1.15~1.03:1,亦即干燥后的电极对辊时的压缩比不高于15%;
步骤(3)中泥团状物质中高沸点溶剂的体积含量比为10%~60%。
4.根据权利要求2所述的一种柔性锂离子电池负极,其特征是:制成的电池负极中PTFE的含量为1%~10%,导电剂的含量为0.5%~20%,活性物质含量为70%~98.5%。
5.根据权利要求2所述的一种柔性锂离子电池负极,其特征是:将1份质量的superP导电剂加入到15份质量的低沸点溶剂无水乙醇中,用行星式搅拌机以2000rpm的高速分散30min形成均匀的导电浆料,然后加入8.4份质量的锂离子电池用负极活性物质人造石墨,继续以同样的搅拌速度均匀搅拌60min后得到的含活性物质和导电剂的浆料,再加入一份质量的60%固含量的PTFE乳液,使活性物质:导电剂:ptfe的固体质量比为84%:10%:6%,再次进行高速分散10min后打开搅拌机的加热功能,使浆料温度升温至60℃,搅拌60min后待用;
将制得的浆料倾倒于平板加热盘中,置于真空干燥箱中,缓慢抽真空至-0.1MPa并加热至80℃,使浆料中的无水乙醇挥发完全,得到干燥的粉末状材料;
将此粉末状材料中加入1.3倍质量的高沸点溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP),用多功能搅拌器低速60rpm的速度剪辑搅拌至混合物呈团料状,将此团料用对辊机对辊并反复对折碾压,使ptfe再次纤维化,直至物料粘接牢固表面光滑后对辊至0.40mm厚度,形成含NMP的电极膜片,将此膜片平铺于网状干燥盘中,抽真空180℃使电极中的NMP完全去除;
将干燥后的电极膜片用对辊机进行整平,对辊至0.38mm即得到合格的多孔的柔性电池负极极片。
6.根据权利要求2所述的一种柔性锂离子电池负极,其特征是:将1份质量的superP导电剂加入到15份质量的含50%无水乙醇的去离子水中,用行星式搅拌机以2500rpm的高速分散30min形成均匀的导电浆料后加入8.4份质量的锂离子电池用负极活性物质中间相碳微球MCMB,继续以同样的搅拌速度均匀搅拌60min后得到的含活性物质和导电剂的浆料,再加入一份质量的60%固含量的PTFE乳液,使活性物质:导电剂:ptfe的固体质量比为84%:10%:6%,再次进行高速分散10min后打开搅拌机的加热功能,使浆料温度升温至60℃,搅拌60min后待用;
将制得的浆料倾倒于平板加热盘中,置于真空干燥箱中,缓慢抽真空至-0.1MPa并加热至110℃,使浆料中的无水乙醇水溶液挥发完全,得到干燥的粉末状材料;
将此粉末状材料中加入1.3倍质量的高沸点溶剂碳酸丙烯酯(PC),用多功能搅拌器低速60rpm的速度剪辑搅拌至混合物呈团料状,将此团料用对辊机对辊并反复对折碾压,使ptfe再次纤维化,直至物料粘接牢固表面光滑后对辊至0.40mm厚度,形成含PC的电极膜片,将此膜片平铺于网状干燥盘中,抽真空180℃使电极中的PC完全去除;
将干燥后的电极膜片用对辊机进行整平,对辊至0.38mm即得到合格的多孔的柔性电池负极极片。
7.一种柔性锂离子电池负极的制作方法,其特征是:
步骤(1)浆料的制备;
将导电剂加入到低沸点溶剂中,在常规的行星式真空搅拌机中以500~4000rpm的高速分散搅拌5~60min后得到导电浆料,在此导电浆料中加入锂离子电池负极材料继续高速分散使浆料混合均匀,将浆料温度冷却至10~25℃范围内再加入PTFE乳液高速搅拌5~30min;维持搅拌并将浆料加热至30~70℃,充分混合均匀30~300min即得到混合物浆料;
步骤(2)浆料的干燥;
将混合后的浆料用常压鼓风干燥、真空干燥或离心干燥中的一种或几种的方式充分干燥,干燥温度50~120℃,得到粉状混合物;
步骤(3)柔性电极的制备;
将干燥后的粉状混合物加入高沸点溶剂中,在多功能搅拌器中低速30~120rpm分散搅拌得到泥团状物质,将此物质在高沸点溶剂蒸汽压饱和的气氛中经对辊机反复对辊碾压,得到一定厚度的柔韧性充分的电极,将此电极薄膜常规抽真空干燥,干燥温度120~160℃,充分干燥后用对辊机对辊至工艺厚度即得多孔的柔性负极。
8.根据权利要求7所述的一种柔性锂离子电池负极的制作方法,其特征是:
步骤(1)中所述的导电剂为导电石墨、导电炭黑、导电碳纤维或碳纳米管中的一种或几种;
步骤(1)中所述混合活性物质和导电剂的低沸点溶剂为无水乙醇或无水乙醇与去离子水的混合溶剂,其中混合溶剂中乙醇的含量不低于20%;
步骤(1)中所述的锂离子电池负极材料为人造石墨、天然石墨、中间相炭微球中的一种或几种;
步骤(1)所述PTFE乳液中的固含量质量分数为5~70%;
步骤(1)中所述的混合物浆料中的低沸点溶剂的含量为20%~80%;
步骤(3)中所述的高沸点溶剂为NMP、PC中的一种或两种;
步骤(3)中所述干燥前电极膜的厚度与干燥后对辊的最终厚度比为1.15~1.03:1,亦即干燥后的电极对辊时的压缩比不高于15%;
步骤(3)中泥团状物质中高沸点溶剂的体积含量比为10%~60%;
所述制成的电池负极中PTFE的含量为1%~10%,导电剂的含量为0.5%~20%,活性物质含量为70%~98.5%。
9.根据权利要求7所述的一种柔性锂离子电池负极的制作方法,其特征是:
将1份质量的superP导电剂加入到15份质量的低沸点溶剂无水乙醇中,用行星式搅拌机以2000rpm的高速分散30min形成均匀的导电浆料,然后加入8.4份质量的锂离子电池用负极活性物质人造石墨,继续以同样的搅拌速度均匀搅拌60min后得到的含活性物质和导电剂的浆料,再加入一份质量的60%固含量的PTFE乳液,使活性物质:导电剂:ptfe的固体质量比为84%:10%:6%,再次进行高速分散10min后打开搅拌机的加热功能,使浆料温度升温至60℃,搅拌60min后待用;
将制得的浆料倾倒于平板加热盘中,置于真空干燥箱中,缓慢抽真空至-0.1MPa并加热至80℃,使浆料中的无水乙醇挥发完全,得到干燥的粉末状材料;
将此粉末状材料中加入1.3倍质量的高沸点溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP),用多功能搅拌器低速60rpm的速度剪辑搅拌至混合物呈团料状,将此团料用对辊机对辊并反复对折碾压,使ptfe再次纤维化,直至物料粘接牢固表面光滑后对辊至0.40mm厚度,形成含NMP的电极膜片,将此膜片平铺于网状干燥盘中,抽真空180℃使电极中的NMP完全去除;
将干燥后的电极膜片用对辊机进行整平,对辊至0.38mm即得到合格的多孔的柔性电池负极极片。
10.根据权利要求7所述的一种柔性锂离子电池负极的制作方法,其特征是:
将1份质量的superP导电剂加入到15份质量的含50%无水乙醇的去离子水中,用行星式搅拌机以2500rpm的高速分散30min形成均匀的导电浆料后加入8.4份质量的锂离子电池用负极活性物质中间相碳微球MCMB,继续以同样的搅拌速度均匀搅拌60min后得到的含活性物质和导电剂的浆料,再加入一份质量的60%固含量的PTFE乳液,使活性物质:导电剂:ptfe的固体质量比为84%:10%:6%,再次进行高速分散10min后打开搅拌机的加热功能,使浆料温度升温至60℃,搅拌60min后待用;
将制得的浆料倾倒于平板加热盘中,置于真空干燥箱中,缓慢抽真空至-0.1MPa并加热至110℃,使浆料中的无水乙醇水溶液挥发完全,得到干燥的粉末状材料;
将此粉末状材料中加入1.3倍质量的高沸点溶剂碳酸丙烯酯(PC),用多功能搅拌器低速60rpm的速度剪辑搅拌至混合物呈团料状,将此团料用对辊机对辊并反复对折碾压,使ptfe再次纤维化,直至物料粘接牢固表面光滑后对辊至0.40mm厚度,形成含PC的电极膜片,将此膜片平铺于网状干燥盘中,抽真空180℃使电极中的PC完全去除;
将干燥后的电极膜片用对辊机进行整平,对辊至0.38mm即得到合格的多孔的柔性电池负极极片。
CN201510614862.8A 2015-09-24 2015-09-24 一种柔性锂离子电池负极及其制作方法 Pending CN105304906A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510614862.8A CN105304906A (zh) 2015-09-24 2015-09-24 一种柔性锂离子电池负极及其制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510614862.8A CN105304906A (zh) 2015-09-24 2015-09-24 一种柔性锂离子电池负极及其制作方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105304906A true CN105304906A (zh) 2016-02-03

Family

ID=55201880

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510614862.8A Pending CN105304906A (zh) 2015-09-24 2015-09-24 一种柔性锂离子电池负极及其制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105304906A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108550779A (zh) * 2018-03-05 2018-09-18 湖北大学 一种具有高稳定性的水系锂离子电池电极的制作方法
CN108598371A (zh) * 2018-05-11 2018-09-28 清陶(昆山)新能源材料研究院有限公司 一种柔性固态锂离子电池用复合负极片及其制备方法以及在固态锂离子电池中的应用
CN110048082A (zh) * 2019-04-03 2019-07-23 合肥国轩高科动力能源有限公司 减小锂离子电池石墨负极极片取向值的方法及所得极片
CN110098374A (zh) * 2019-04-26 2019-08-06 中国航发北京航空材料研究院 一种柔性电极薄膜及其制备方法与应用
CN110474099A (zh) * 2019-07-12 2019-11-19 大连恒超锂业科技有限公司 一种锂离子电池正极浆料的制备方法
CN112691567A (zh) * 2020-12-23 2021-04-23 蜂巢能源科技有限公司 一种电极浆料的匀浆方法及其应用
CN112774867A (zh) * 2021-02-22 2021-05-11 昆明理工大学 基于离子液体和微电场的过滤组件及应用

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100289168A1 (en) * 2009-05-12 2010-11-18 Sueng-Nien Kao Method for manufacturing flexible air-cathode plate
CN101908661A (zh) * 2009-06-03 2010-12-08 北京中航长力能源科技有限公司 一种新型的圆柱式锌空气电池的密封方法
CN102903936A (zh) * 2011-07-25 2013-01-30 协盈电子工业股份有限公司 具节能减碳功效的可挠性阴极电极片的制程
US20130260205A1 (en) * 2012-04-03 2013-10-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Flexible secondary battery
CN103971952A (zh) * 2014-04-16 2014-08-06 山东精工电子科技有限公司 一种碳膜的制备方法
CN104252975A (zh) * 2014-09-18 2014-12-31 电子科技大学 一种制造扣式超级电容器电极的方法
CN104716324A (zh) * 2013-12-15 2015-06-17 中国科学院大连化学物理研究所 一种锂硫电池正极的制作方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100289168A1 (en) * 2009-05-12 2010-11-18 Sueng-Nien Kao Method for manufacturing flexible air-cathode plate
CN101908661A (zh) * 2009-06-03 2010-12-08 北京中航长力能源科技有限公司 一种新型的圆柱式锌空气电池的密封方法
CN102903936A (zh) * 2011-07-25 2013-01-30 协盈电子工业股份有限公司 具节能减碳功效的可挠性阴极电极片的制程
US20130260205A1 (en) * 2012-04-03 2013-10-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Flexible secondary battery
CN104716324A (zh) * 2013-12-15 2015-06-17 中国科学院大连化学物理研究所 一种锂硫电池正极的制作方法
CN103971952A (zh) * 2014-04-16 2014-08-06 山东精工电子科技有限公司 一种碳膜的制备方法
CN104252975A (zh) * 2014-09-18 2014-12-31 电子科技大学 一种制造扣式超级电容器电极的方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108550779A (zh) * 2018-03-05 2018-09-18 湖北大学 一种具有高稳定性的水系锂离子电池电极的制作方法
CN108550779B (zh) * 2018-03-05 2020-09-18 湖北大学 一种具有高稳定性的水系锂离子电池电极的制作方法
CN108598371A (zh) * 2018-05-11 2018-09-28 清陶(昆山)新能源材料研究院有限公司 一种柔性固态锂离子电池用复合负极片及其制备方法以及在固态锂离子电池中的应用
CN108598371B (zh) * 2018-05-11 2021-03-02 苏州清陶新能源科技有限公司 一种柔性固态锂离子电池用复合负极片及其制备方法以及在固态锂离子电池中的应用
CN110048082A (zh) * 2019-04-03 2019-07-23 合肥国轩高科动力能源有限公司 减小锂离子电池石墨负极极片取向值的方法及所得极片
CN110098374A (zh) * 2019-04-26 2019-08-06 中国航发北京航空材料研究院 一种柔性电极薄膜及其制备方法与应用
CN110474099A (zh) * 2019-07-12 2019-11-19 大连恒超锂业科技有限公司 一种锂离子电池正极浆料的制备方法
CN112691567A (zh) * 2020-12-23 2021-04-23 蜂巢能源科技有限公司 一种电极浆料的匀浆方法及其应用
CN112774867A (zh) * 2021-02-22 2021-05-11 昆明理工大学 基于离子液体和微电场的过滤组件及应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105304906A (zh) 一种柔性锂离子电池负极及其制作方法
CN109167020B (zh) 一种具有高能量密度的多孔锂离子极片及其制备方法及锂离子电池
KR100609862B1 (ko) 리튬 2차 전지 및 그의 제조방법
CN109119591A (zh) 一种固态电池用复合正极及其制备方法
CN113044827A (zh) 纳米碳材复合生物质硬碳电极材料及其制备方法和应用
CN102683034A (zh) 一种超级电容器电极片的制备方法
CN108417777A (zh) 一种多孔三元复合正极片及其制备方法及其应用
CN105470456B (zh) 一种钛酸锂负极极片及其制备方法
CN110311130B (zh) 一种铌酸钛负极材料及其制备方法
CN114436237A (zh) 一种硬碳材料及其制备方法和应用
CN112687865A (zh) 一种锂离子电池负极浆料、其制备方法和用途
CN107086128B (zh) 一种混合型化学电源器件电极及其制备方法
CN105304347A (zh) 一种柔性超级电容器电极及其制作方法
CN112366294B (zh) 一种石墨/硅/碳复合负极材料及其制备方法
CN105047890A (zh) 一种三维多孔石墨烯复合材料锂离子电池负极材料及其制备方法
CN108695489A (zh) 电极的制造方法
CN104733691A (zh) 大容量锂电池正极板的制备方法
CN114256499A (zh) 一种具备补锂硫化物固态电解质膜的全固态电池制备方法
CN108565427A (zh) 一种碳/钛酸锂复合材料的制备方法
CN101752546A (zh) 一种磷酸铁锂电极的制备方法
CN108493006B (zh) 一种硅酸锰/碳水系纽扣式超级电容器的制备方法
CN114655951B (zh) 一种锂离子电池负极材料的制备方法
CN110556570A (zh) 一种钛酸锂镧复合电解质材料及其制备方法、复合极片、固态锂离子电池
CN112103475A (zh) 一种利用超临界集流体制备锂电池电极的方法和电极
CN101615670B (zh) 一种锂离子电池负极材料钛酸锂复合导电剂的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160203