CN105609328A - 电极片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电极片的制备方法，包括如下步骤：针对预制备的电极片构建三维模型，所述三维模型包括多个预打印膜层，将电极材料、导电剂、粘合剂和溶剂混匀后得到电极浆料，将集流体置于所述3D打印机的打印位置上；及将所述电极浆料导入3D打印机中，所述3D打印机在热风吹扫的条件下按照所述预打印膜层将所述电极浆料逐层打印至所述集流体上，得到电极片。这种电极片的制备方法，由于电极浆料是以混匀的浆料的形式逐层打印至集流体上，可有效提高电极片涂层之间的均匀性。同时在热风吹扫的条件下将电极浆料逐层打印至集流体上，使得打印膜层快速干燥，省去了固化膜层的工艺，实现了电极片的一次成型。
Description
技术领域
本发明涉及电子元件领域，尤其是涉及一种电极片的制备方法。
背景技术
电极片制作技术是超级电容器的核心技术，电极片质量的好坏直接影响着超级电容器性能的好坏。因此，电极片制作技术的高低是衡量超级电容器产品性能的重要指标。目前先进的电极制备工艺主要有两种，一种是涂布法(Coatingtechnology)，另一种是叠层法(Sheettechnology)。涂布法是从锂离子电池的电极制备工艺沿袭而来，常见的有使用水系溶剂丁苯橡胶(SBR)、甲基纤维素(CMC)的涂布工艺以及使用有机溶剂聚偏氟乙烯(PVDF)的涂布工艺。叠层法则是美国Maxwell公司、日本Gore公司开发的以聚四氟乙烯(PTFE)为粘结剂叠层工艺，但叠层法对工艺和设备的要求较高，制备成本高，目前商业化程度较低。其中，涂布法是当前已产业化技术的主要方案，但该方法由于浆料的物理性质和涂布工艺本身的局限性，制备得到的电极片涂层的均匀性差。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够解决电极片涂层的均匀性问题的电极片的制备方法。
一种电极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
针对预制备的电极片构建三维模型，所述三维模型包括多个预打印膜层；将电极材料、导电剂、粘合剂和溶剂混匀后得到电极浆料；将集流体置于所述3D打印机的打印位置上；及
将所述电极浆料导入3D打印机中，所述3D打印机在热风吹扫的条件下按照所述预打印膜层将所述电极浆料逐层打印至所述集流体上，得到电极片。
在一个实施例中，所述电极材料、所述导电剂和所述粘合剂的质量比为70～90：5～15：5～15。
在一个实施例中，所述电极材料为活性碳、石墨烯、碳纳米管、二氧化锰和钛酸锂中的至少一种。
在一个实施例中，所述粘合剂包括丁苯橡胶和羧甲基纤维素，所述丁苯橡胶与所述羧甲基纤维素的质量比为10～80：90～20。
在一个实施例中，所述电极浆料的粘度为1000mpa.s～15000mpa.s，所述电极浆料的固含量为20％～80％。
在一个实施例中，所述集流体为腐蚀铝箔、铝箔、腐蚀铜箔和铜箔中的至少一种，所述集流体的厚度为22μm～50μm。
在一个实施例中，所述三维模型还包括预设的留白区域，所述预设的留白区域用于所述电极片的分切。
在一个实施例中，每个所述预打印膜层的厚度为10μm～160μm。
在一个实施例中，所述热风吹扫的温度为80℃～160℃，所述热风吹扫的风流量为200cm3/min～2000cm3/min。
在一个实施例中，还包括将所述电极浆料逐层打印至所述集流体上后进行辊压的操作，使得所述电极片辊压后的压实密度为0.4g/cm3～1.0g/cm3。
这种电极片的制备方法，电极浆料由电极材料、导电剂、粘合剂和溶剂混匀后得到，3D打印机在热风吹扫的条件下按照预打印膜层将电极浆料逐层打印至集流体上。由于电极浆料是以混匀的浆料的形式逐层打印至集流体上，可有效提高电极片涂层之间的均匀性。同时在热风吹扫的条件下将电极浆料逐层打印至集流体上，使得打印膜层快速干燥，省去了固化膜层的工艺，实现了电极片的一次成型。与传统的涂布法相比，这种电极片的制备方法制备得到的电极片厚度和组分均匀性好、图案化精确，具有制备效率高、物料浪费少等优点，特别适合于超级电容器电极片的批量低成本制备。
附图说明
图1为一实施方式的电极片的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面主要结合附图对电极片的制备方法作进一步详细的说明。
如图1所示，一实施方式的电极片的制备方法，包括如下步骤：
S10、针对预制备的电极片构建三维模型，所述三维模型包括多个预打印膜层。
一般的，可以采用计算机制图软件，如Pro/Engineer、UG(UnigraphicsNX)等制图软件对预制备的电极片构建三维模型。可以根据实际需要设计成各种形状或图案的电极片，并在设计好的模型中分成多个预打印膜层，指导3D打印机进行打印。
一般的，预制备的电极片的总厚度为50μm～500μm，电极片的宽度范围为0.5mm～600mm，电极片的长度范围为20mm～1500mm。
具体的，每个预打印膜层的厚度为10μm～160μm。
优选的，三维模型还可以包括预设的留白区域，预设的留白区域用于电极片的分切。通过预设的留白区域，可以实现在一块集流体上的多个区域同时打印，分切后得到多块电极片。提高了电极片的制备效率，实现电极片的批量生产。
本实施方式中，针对预制备的电极片构建三维模型，设计每块电极片的总厚度为222μm，电极片的宽度为30mm，电极片的长度为675mm，并同时预设的留白区域，实现在一块集流体上18个区域同时打印，沿留白区域可以分切得到18块电极片。
S20、将电极材料、导电剂、粘合剂和溶剂混匀后得到电极浆料。
具体的，电极材料可以为活性碳、石墨烯、碳纳米管、二氧化锰和钛酸锂中的至少一种。
本实施方式中，电极材料为活性碳。
在其他实施方式中，电极材料还可以为活性碳、石墨烯、碳纳米管、二氧化锰和钛酸锂任意两种或多种的混合物。例如，质量比为80：20的活性炭和碳纳米管，或者质量比为90：10的活性炭和石墨烯，以及质量比为70：20：10的活性碳、石墨烯和碳纳米管。
具体的，导电剂可以为科琴黑、乙炔黑和碳纤维中的至少一种。
具体的，粘合剂包括丁苯橡胶和羧甲基纤维素，丁苯橡胶与羧甲基纤维素的质量比为10～80：90～20。
本实施方式中，丁苯橡胶和羧甲基纤维素的质量比为50：50。
丁苯橡胶和羧甲基纤维素均为水溶性的材料，具有良好的粘性，并且价格低廉。通过调整两者的配比，可以获得更适合于电极材料的浆料粘度，从而获得理想的打印极片。
一般的，溶剂可以为去离子水。
具体的，电极材料、导电剂和粘合剂的质量比为70～90：5～15：5～15。
将电极材料、导电剂、粘合剂混合后，并加入一定量的去离子水使得电极浆料的粘度为1000mpa.s～15000mpa.s，电极浆料的固含量为20％～80％。
本实施方式中，电极材料为活性碳，导电剂为科琴黑，粘合剂为丁苯橡胶和羧甲基纤维素的混合物，其中丁苯橡胶与羧甲基纤维素的质量比为1：1。将活性碳、科琴黑和粘合剂按80：10：10的比例进行配料。并加入一定量的去离子水，使得电极浆料的固含量为20％～80％。
优选的，加入一定量的去离子水后，可以将电极浆料置于真空行星搅拌机分散，使得电极浆料的粘度为1000mpa.s～15000mpa.s。
通过调节电极浆料的固含量和粘度可以很好的控制电极片的面密度，可有效提高电极片的均匀性，从而提高有电极片制备的超级电容器单体的一致性。
将电极材料、导电剂、粘合剂和溶剂混匀后得到电极浆料，以浆料的形式导入3D打印机的打印盒中备用。相比与常规的采用的固态粉体材料的3D打印技术，由于电极浆料可以方便的调节各组分的配比以及调整固含量等，可以使的打印膜层具有合适的面密度，从而提高电极片充放电过程的比容量，最终获得具有更好倍率、容量等性能的超级电容器。
S30、将集流体置于所述3D打印机的打印位置上。
具体的，集流体可以为腐蚀铝箔、铝箔、腐蚀铜箔和铜箔中的至少一种，集流体的厚度为22μm～50μm。
本实施方式中，集流体为腐蚀铝箔，腐蚀铝箔的厚度为22μm～50μm。
将集流体置于3D打印机的打印位置上，打印时，电极浆料直接打印在集流体上，可以实现电极片的一次成型，减少制备的步骤。
S40、将S20中得到的电极浆料导入3D打印机中，所述3D打印机在热风吹扫的条件下按照所述预打印膜层将所述电极浆料逐层打印至所述集流体上，得到电极片。
将电极材料、导电剂、粘合剂和溶剂混匀后得到电极浆料，以浆料的形式导入3D打印机的打印盒中。
具体的，热风吹扫的温度为80℃～160℃，热风吹扫的风流量为200cm3/min～2000cm3/min。
本实施方式中，热风吹扫的温度为140℃，吹扫的风流量为600cm3/min。
3D打印机在热风吹扫的条件下按照预打印膜层将电极浆料逐层打印至集流体上，实现电极片的一次成型，提高制备电极片的生产效率。并且逐层打印使得制备得到的电极片层与层之间具有良好的均匀性。根据不同固含量、不同性质的电极浆料，调整热风吹扫的温度以及吹扫的风流量，实现打印膜层的快速干燥固化，从而获得均匀、可控的打印膜层，使得打印出来的电极片更均匀。
在3D打印机制备电极片的过程中，核心的关键问题是如何确保打印出来的膜层能够得到快速的固化，以形成打印所需要的膜层。现有的3D打印一般是在打印完成之后采用激光或紫外光对膜层进行固化定型。本发明结合电极片制备的要求及工艺特点，在3D打印机头安装一个简单的电加热空气装置，从3D打印机头引出热风同步吹扫打印的膜层，即可实现在电极片打印的过程中通过热风吹扫使打印膜层快速干燥固化定型。从而不需要高成本的激光或紫外光固化工艺。而且可以针对不同固含量、不同性质的电极浆料调整热风吹扫的温度或者热风吹扫的风流量，实现打印膜层的快速干燥固化，从而获得均匀、可控的打印膜层，使得打印出来的电极片更均匀。
优选的，可以将电极浆料逐层打印至集流体的一面之后，翻转腐蚀箔的另一面再进行打印，得到两面均打印了电极浆料的电极片。
优选的，将电极浆料逐层打印至集流体上后，还包括辊压的操作，辊压后电极片的压实密度为0.4g/cm3～1.0g/cm3。
需要说明的是，上述电极片的制备方法的步骤不限于采取上述顺序，也可以根据需要进行调整。
这种电极片的制备方法，电极浆料由电极材料、导电剂、粘合剂和溶剂混匀后得到，3D打印机在热风吹扫的条件下按照预打印膜层将电极浆料逐层打印至集流体上。由于电极浆料是以混匀的浆料的形式逐层打印至集流体上，可有效提高电极片涂层之间的均匀性。同时在热风吹扫的条件下将电极浆料逐层打印至集流体上，使得打印膜层快速干燥，省去了固化膜层的工艺，实现了电极片的一次成型。与传统的涂布法相比，这种电极片的制备方法制备得到的电极片厚度和组分均匀性好、图案化精确，具有制备效率高、物料浪费少等优点，适合于超级电容器电极片的批量低成本制备，尤其是0.1F～7000F容量的超级电容器电极片的制备。
以下为具体实施例部分。
实施例1
通过计算机专业软件Pro/Engineer对预制备的电极片构建三维模型，并预留空白区域。针对宽度为600mm，厚度为22μm的腐蚀铝箔正面设计18组宽为30mm，长为675mm，反面设计18组宽为30mm，长为655mm的电极片模型，正反两面按长度方向对齐，且极片的总厚度为222μm，并分层切片处理，设计每个预打印膜层为50μm，导入3D打印机。配制电极浆料，将电极材料、导电剂和粘合剂按质量比为80：10：10的比例进行配料，其中，电极材料为活性碳，导电剂为科琴黑，粘合剂为质量比为50：50的丁苯橡胶和羧甲基纤维素。加入去离子水调节电极浆料的固含量为75％，并置于真空行星搅拌机分散8小时，在25℃的室温下测试电极浆料的粘度为8000mpa.s。将制备好的电极浆料装入3D打印机的墨盒中。将腐蚀铝箔置于3D打印机工位，并由计算机控制先在腐蚀铝箔的一面进行3D打印，然后再通过翻转腐蚀箔的另一面再进行3D打印，打印过程采用140℃、风流量为600cm3/min的热风进行同步吹扫干燥。打印完成后，将极片辊压，使得辊压后的压实密度为0.5g/cm3。根据预留空白区域，按宽为30mm，长为675mm的尺寸分切电极片。
实施例2
通过计算机专业软件Pro/Engineer对预制备的电极片构建三维模型。针对宽度为0.5mm，厚度为22μm的腐蚀铝箔正面设计宽为0.5mm，长为1000mm，反面设计宽为0.5mm，长为955mm的电极片模型。正反两面按长度方向对齐，且极片的总厚度为262μm，并分层切片处理，设计每个预打印膜层为120μm，导入3D打印机。配制电极浆料，将电极材料、导电剂和粘合剂按质量比为85：7.5：7.5的比例进行配料，其中，电极材料为活性碳，导电剂为科琴黑，粘合剂为质量比为40：60的丁苯橡胶和羧甲基纤维素。加入去离子水调节电极浆料的固含量为70％，并置于真空行星搅拌机分散8小时，在25℃的室温下测试电极浆料的粘度为6700mpa.s。将制备好的电极浆料装入3D打印机的墨盒中。将腐蚀铝箔置于3D打印机工位，并由计算机控制先在腐蚀铝箔的一面进行3D打印，然后再通过翻转腐蚀箔的另一面再进行3D打印，打印过程采用160℃、风流量为1200cm3/min的热风进行同步吹扫干燥。打印完成后，将极片辊压，使得辊压后的压实密度为0.6g/cm3。按宽度为0.5mm，长度为20mm的尺寸分切电极片。
实施例3
通过计算机专业软件UG(UnigraphicsNX)对预制备的电极片构建三维模型，并预留空白区域。针对宽度为300mm，厚度为22μm的腐蚀铝箔正面设计9组宽为30mm，长为675mm，反面设计9组宽为30mm，长为655mm的电极片模型，正反两面按长度方向对齐，且极片的总厚度为182μm，并分层切片处理，设计每个预打印膜层为80μm，导入3D打印机。配制电极浆料，将电极材料、导电剂和粘合剂按质量比为85：5：10的比例进行配料，其中，电极材料为质量比为80：20的活性碳和碳纳米管，导电剂为科琴黑，粘合剂为质量比为30：70的丁苯橡胶和羧甲基纤维素。加入去离子水调节电极浆料的固含量为50％，并置于真空行星搅拌机分散8小时，在25℃的室温下测试电极浆料的粘度为5000mpa.s。将制备好的电极浆料装入3D打印机的墨盒中。将腐蚀铝箔置于3D打印机工位，并由计算机控制先在腐蚀铝箔的一面进行3D打印，然后再通过翻转腐蚀箔的另一面再进行3D打印，打印过程采用120℃、风流量为800cm3/min的热风进行同步吹扫干燥。打印完成后，将极片辊压，使得辊压后的压实密度为0.4g/cm3。根据预留空白区域，按宽为30mm，长为675mm的尺寸分切电极片。
实施例4
通过计算机专业软件UG(UnigraphicsNX)对预制备的电极片构建三维模型，并预留空白区域。针对宽度为100mm，厚度为40μm的腐蚀铝箔正面设计1组宽为100mm，长为850mm，集流体反面设计1组宽为100mm，长为845mm的电极片模型，正反两面按长度方向对齐，且极片的总厚度为240μm，并分层切片处理，设计单层打印厚度为100μm，导入3D打印机。配制电极浆料，将电极材料、导电剂和粘合剂按质量比为85：5：10的比例进行配料，其中，电极材料为质量比为90：10的活性碳和碳纳米管，导电剂为科琴黑，粘合剂为质量比为20：80的丁苯橡胶和羧甲基纤维素。加入去离子水调节电极浆料的固含量为65％，并置于真空行星搅拌机分散8小时，在25℃的室温下测试浆料的粘度为5800mpa.s，将制备好的电极浆料装入3D打印机的墨盒中。将腐蚀铝箔置于3D打印机工位，并由计算机控制先在腐蚀铝箔的一面进行3D打印，然后再通过翻转腐蚀箔的另一面再进行3D打印，打印过程采用140℃、风流量为1500cm3/min的热风进行同步吹扫干燥。打印完成后，将极片辊压，使得辊压后的压实密度为0.6g/cm3。根据预留空白区域，按宽为100mm，长为850mm的尺寸分切电极片。
实施例5
通过计算机专业软件Pro/Engineer对预制备的电极片构建三维模型，并预留空白区域。针对宽度为60mm，厚度为30μm的腐蚀铝箔正面设计10组宽为5mm，长为60mm，集流体反面设计10组宽为5mm，长为55mm的电极片模型，正反两面按长度方向对齐，且极片的总厚度为180μm，并分层切片处理，设计单层打印厚度为75μm，导入3D打印机。配制电极浆料，将电极材料、导电剂和粘合剂按质量比为85：10：5的比例进行配料，其中，电极材料为质量比为90：10的活性碳和石墨烯，导电剂为科琴黑，粘合剂为质量比为10：90的丁苯橡胶和羧甲基纤维素。加入去离子水调节电极浆料的固含量为35％，并置于真空行星搅拌机分散12小时，在25℃的室温下测试浆料的粘度为3500mpa.s，将制备好的电极浆料装入3D打印机的墨盒。将腐蚀铝箔置于3D打印机工位，并由计算机控制先在腐蚀铝箔的一面进行3D打印，然后再通过翻转腐蚀箔的另一面再进行3D打印，打印过程采用105℃、风流量为1000cm3/min的热风进行同步吹扫干燥。打印完成后，将极片辊压，使得辊压后的压实密度为0.55g/cm3。根据预留空白区域，按宽为5mm，长为60mm的尺寸分切电极片。
实施例6
通过计算机专业软件Pro/Engineer对预制备的电极片构建三维模型，并预留空白区域。针对宽度为450mm，厚度为22μm的腐蚀铝箔正面设计2组宽为200mm，长为1495mm，集流体反面设计2组宽为200mm，长为1495mm的电极片模型，正反两面按长度方向对齐，且极片的总厚度为502μm，并分层切片处理，设计单层打印厚度为160μm，导入3D打印机。配制电极浆料，将电极材料、导电剂和粘合剂按质量比为70：15：15的比例进行配料，其中，电极材料为钛酸锂，导电剂为科琴黑，粘合剂为质量比为60：40的丁苯橡胶和羧甲基纤维素。加入去离子水调节电极浆料的固含量为80％，并置于真空行星搅拌机分散16小时，在25℃的室温下测试浆料的粘度为15000mpa.s，将制备好的电极浆料装入3D打印机的墨盒。将腐蚀铝箔置于3D打印机工位，并由计算机控制先在腐蚀铝箔的一面进行3D打印，然后再通过翻转腐蚀箔的另一面再进行3D打印，打印过程采用160℃、风流量为2000cm3/min的热风进行同步吹扫干燥。打印完成后，将极片辊压，使得辊压后的压实密度为1.0g/cm3。根据预留空白区域，按宽为200mm，长为1500mm的尺寸分切电极片。
实施例7
通过计算机专业软件UG(UnigraphicsNX)对预制备的电极片构建三维模型，并预留空白区域。针对宽度为350mm，厚度为22μm的腐蚀铝箔正面设计20组宽为15mm，长为600mm，集流体反面设计20组宽为5mm，长为585mm的电极片模型，正反两面按长度方向对齐，且极片的总厚度为322μm，并分层切片处理，设计单层打印厚度为150μm，导入3D打印机。配制电极浆料，将电极材料、导电剂和粘合剂按质量比为75：15：10的比例进行配料，其中，电极材料为质量比为80：20的钛酸锂和碳纳米管，导电剂为科琴黑，粘合剂为质量比为80：20的丁苯橡胶和羧甲基纤维素。加入去离子水调节电极浆料的固含量为65％，并置于真空行星搅拌机分散16小时，在25℃的室温下测试浆料的粘度为10000mpa.s，将制备好的电极浆料装入3D打印机的墨盒。将腐蚀铝箔置于3D打印机工位，并由计算机控制先在腐蚀铝箔的一面进行3D打印，然后再通过翻转腐蚀箔的另一面再进行3D打印，打印过程采用160℃、风流量为1800cm3/min的热风进行同步吹扫干燥。打印完成后，将极片辊压，使得辊压后的压实密度为0.9g/cm3。根据预留空白区域，按宽为15mm，长为600mm的尺寸分切电极片。
实施例8
通过计算机专业软件Pro/Engineer对预制备的电极片构建三维模型，并预留空白区域。针对宽度为400mm，厚度为22μm的腐蚀铝箔正面设计6组宽为65mm，长为680mm，集流体反面设计6组宽为65mm，长为680mm的电极片模型，正反两面按长度方向对齐，且极片的总厚度为62μm，并分层切片处理，设计单层打印厚度为10μm，导入3D打印机。配制电极浆料，将电极材料、导电剂和粘合剂按质量比为90：5：5的比例进行配料，其中，电极材料为石墨烯，导电剂为科琴黑，粘合剂为质量比为90：10的丁苯橡胶和羧甲基纤维素。加入去离子水调节电极浆料的固含量为20％，并置于真空行星搅拌机分散12小时，在25℃的室温下测试浆料的粘度为1000mpa.s，将制备好的电极浆料装入3D打印机的墨盒。将腐蚀铝箔置于3D打印机工位，并由计算机控制先在腐蚀铝箔的一面进行3D打印，然后再通过翻转腐蚀箔的另一面再进行3D打印，打印过程采用80℃、风流量为200cm3/min的热风进行同步吹扫干燥。打印完成后，将极片辊压，使得辊压后的压实密度为0.6g/cm3。根据预留空白区域，按宽为65mm，长为680mm的尺寸分切电极片。
实施例9
通过计算机专业软件UG(UnigraphicsNX)对预制备的电极片构建三维模型。针对宽度为600mm，厚度为50μm的腐蚀铝箔正面设计1组宽为600mm，长为960mm，集流体反面设计1组宽为600mm，长为955mm的电极片模型，正反两面按长度方向对齐，且极片的总厚度为150μm，并分层切片处理，设计单层打印厚度为50μm，导入3D打印机。配制电极浆料，将电极材料、导电剂和粘合剂按质量比为90：5：5的比例进行配料，其中，电极材料为质量比为70：20：10的活性碳、石墨烯和碳纳米管，导电剂为科琴黑，粘合剂为质量比为50：50的丁苯橡胶和羧甲基纤维素。加入去离子水调节电极浆料的固含量为50％，并置于真空行星搅拌机分散12小时，在25℃的室温下测试浆料的粘度为7500mpa.s，将制备好的电极浆料装入3D打印机的墨盒。将腐蚀铝箔置于3D打印机工位，并由计算机控制先在腐蚀铝箔的一面进行3D打印，然后再通过翻转腐蚀箔的另一面再进行3D打印，打印过程采用100℃、风流量为700cm3/min热风进行同步吹扫干燥。打印完成后，将极片辊压，使得辊压后的压实密度为0.5g/cm3。按宽为600mm，长为960mm的尺寸分切电极片。
实施例10
通过计算机专业软件Pro/Engineer对预制备的电极片构建三维模型，并预留空白区域。针对宽度为500mm，厚度为30μm的腐蚀铝箔正面设计18组宽为30mm，长为450mm，集流体反面设计18组宽为30mm，长为445mm的电极片模型，正反两面按长度方向对齐，且极片的总厚度为110μm，并分层切片处理，设计单层打印厚度为45μm，导入3D打印机。配制电极浆料，将电极材料、导电剂和粘合剂按质量比为80：10：10的比例进行配料，其中，电极材料为二氧化锰，导电剂为科琴黑，粘合剂为质量比为50：50的丁苯橡胶和羧甲基纤维素。加入去离子水调节电极浆料的固含量为75％，并置于真空行星搅拌机分散18小时，在25℃的室温下测试浆料的粘度为12000mpa.s，将制备好的电极浆料装入3D打印机的墨盒。将腐蚀铝箔置于3D打印机工位，并由计算机控制先在腐蚀铝箔的一面进行3D打印，然后再通过翻转腐蚀箔的另一面再进行3D打印，打印过程采用90℃、风流量为500cm3/min的热风进行同步吹扫干燥。打印完成后，将极片辊压，使得辊压后的压实密度为0.8g/cm3。根据预留空白区域，按宽为30mm，长为450mm的尺寸分切电极片。
实施例11
通过计算机专业软件Pro/Engineer对预制备的电极片构建三维模型，并预留空白区域。针对宽度为600mm，厚度为22μm的铜箔正面设计10组宽为60mm，长为450mm，反面设计10组宽为60mm，长为455mm的电极片模型，正反两面按长度方向对齐，且极片的总厚度为182μm，并分层切片处理，设计每个预打印膜层为60μm，导入3D打印机。配制电极浆料，将电极材料、导电剂和粘合剂按质量比为80：10：10的比例进行配料，其中，电极材料为活性碳，导电剂为乙炔黑，粘合剂为质量比为50：50的丁苯橡胶和羧甲基纤维素。加入去离子水调节电极浆料的固含量为50％，并置于真空行星搅拌机分散8小时，在25℃的室温下测试电极浆料的粘度为8000mpa.s。将制备好的电极浆料装入3D打印机的墨盒中。将铜箔置于3D打印机工位，并由计算机控制先在铜箔的一面进行3D打印，然后再通过翻转铜箔的另一面再进行3D打印，打印过程采用140℃、风流量为700cm3/min的热风进行同步吹扫干燥。打印完成后，将极片辊压，使得辊压后的压实密度为0.5g/cm3。根据预留空白区域，按宽为60mm，长为455mm的尺寸分切电极片。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种电极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
针对预制备的电极片构建三维模型，所述三维模型包括多个预打印膜层；
将电极材料、导电剂、粘合剂和溶剂混匀后得到电极浆料；
将集流体置于所述3D打印机的打印位置上；及
将所述电极浆料导入3D打印机中，所述3D打印机在热风吹扫的条件下按照所述预打印膜层将所述电极浆料逐层打印至所述集流体上，得到电极片。
2.根据权利要求1所述的电极片的制备方法，其特征在于，所述电极材料、所述导电剂和所述粘合剂的质量比为70～90：5～15：5～15。
3.根据权利要求1所述的电极片的制备方法，其特征在于，所述电极材料为活性碳、石墨烯、碳纳米管、二氧化锰和钛酸锂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的电极片的制备方法，其特征在于，所述粘合剂包括丁苯橡胶和羧甲基纤维素，所述丁苯橡胶与所述羧甲基纤维素的质量比为10～80：90～20。
5.根据权利要求1所述的电极片的制备方法，其特征在于，所述电极浆料的粘度为1000mpa.s～15000mpa.s，所述电极浆料的固含量为20％～80％。
6.根据权利要求1所述的电极片的制备方法，其特征在于，所述集流体为腐蚀铝箔、铝箔、腐蚀铜箔和铜箔中的至少一种，所述集流体的厚度为22μm～50μm。
7.根据权利要求1所述的电极片的制备方法，其特征在于，所述三维模型还包括预设的留白区域，所述预设的留白区域用于所述电极片的分切。
8.根据权利要求1所述的电极片的制备方法，其特征在于，每个所述预打印膜层的厚度为10μm～160μm。
9.根据权利要求1所述的电极片的制备方法，其特征在于，所述热风吹扫的温度为80℃～160℃，所述热风吹扫的风流量为200cm3/min～2000cm3/min。
10.根据权利要求1所述的电极片的制备方法，其特征在于，还包括将所述电极浆料逐层打印至所述集流体上后进行辊压的操作，使得所述电极片辊压后的压实密度为0.4g/cm3～1.0g/cm3。
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