CN108155344B - 一种高振实密度电极材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电极材料和超级电容制备领域，更具体而言，涉及一种高振实密度电极材料的制备方法。本发明采用静压超高压设备，在真空的条件下对电极材料进行加工，在显著提高动力电池活性材料的振实密度和分布均匀度的同时，增强活性材料与基板的粘贴牢固度，降低其型变系数和碳粉等活性材料在使用过程中的脱落率，有效提高动力电池的能量密度和储电量，减少动力电池在使用过程中普遍存在的储能衰减，提高电池使用寿命，减少环境污染。

Description

一种高振实密度电极材料的制备方法
技术领域
本发明涉及电极材料制备领域，更具体而言，涉及一种高振实密度电极材料的制备方法。
背景技术
随着国家对环境污染的重视程度不断加强，新能源纯电动汽车的发展也取得了重大突破，但作为纯电动汽车提供动能的动力电池却在提高储能、增加续航里程方面遇到了瓶颈，突出问题是：基板过薄，不能承受重压，粘贴在铅、铝或者铜质基板上的碳粉等活性材料的振实密度和分布的均匀度无法提高，导致的电池储电量不能有效提升、电阻过大，充电时间长。粘贴在铅、铝或者铜质基板上的碳粉等活性材料与基板粘贴不牢，在使用中随着气温和充放电过程中温度条件的变化，会不断出现脱落，使电池在储能方面出现明显衰减，电池的使用寿命不长。由于碳粉等活性材料密度不高、一致性差，形变系数大、与基板粘贴度不够牢固，致使电容器的储能能力、体积和使用寿命都无法提高，目前解决的方向大多围绕在提高碳粉等活性材料的活性方面，成本很高。
发明内容
为了克服现有技术中所存在的不足，本发明提供一种高振实密度电极材料的制备方法，解决现有技术中动力电池及电容器等半导体行业生产工艺中碳粉等活性材料密度无法提高、厚度难以减小以及活性材料容易脱落的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种高振实密度电极材料的制备方法，包括以下步骤:
S1、将活性物质与粘接剂常温高速搅拌制得浆料；
S2、将S1中浆料均匀涂覆在基板材料上制成电极材料；
S3、将S2中电极材料置于温度为40-50℃的烘箱烘焙；
S4、在真空状态下，将S3烘焙后的电极材料放入液压机中，打压制得高振实密度的电极材料。
所述活性物质为碳粉和磷酸铁锂，磷酸铁锂、碳粉、粘结剂按质量比为90:3:7的比例混合。
所述粘接剂为聚丙烯或丁苯橡胶乳液粘结剂。
所述基板材料为铝箔、铜箔或铅板。
所述烘箱烘焙后的电极材料表面浆料湿度为20%左右。
所述液压机为超高压静压设备。
S4中电极材料放入液压机时压强为0.08-0.1MPa。
S4中待液压机压力达到300~600MPa后，保压5min。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
本发明采用静压超高压设备，在真空的条件下对电极材料进行加工，振实密度为2.1-2.4g/cm3提高到了2.8-3.2g/cm3，电容量从155mAh/g提高到了207mAh/g，充电倍率提高到了3C以上。在显著提高动力电池活性材料的振实密度和分布均匀度的同时，增强活性材料与基板的粘贴牢固度，降低其形变系数和碳粉等活性材料在使用过程中的脱落率，有效提高动力电池的能量密度和储电量，减少动力电池在使用过程中普遍存在的储能衰减，提高电池使用寿命，减少环境污染，推动纯电动汽车产业快速发展，同时还会对推动国防、半导体等科技的提升产生重大影响。
附图说明
图1为对比例1未经超高压静压处理的电极材料显微镜图。
图2为实施例1高振实密度的铝电极材料显微镜图。
图3a为实施例2高振实密度的铜电极材料表面显微镜图；图3b为实施例2高振实密度的铜电极材料高倍镜显微图。
图4a为对比例1未经超高压静压处理的电极材料表面显微图；图4b对比例1未经超高压静压处理的电极材料水洗后高倍镜显微镜图。
图5为实施例3高振实密度的铅电极材料水洗后显微镜图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。
图1为对比例1未经超高压静压处理的电极材料，基板表面均匀平整，很少有活性材料附着的现象，没有光泽。
图2为实施例1高振实密度的铝电极材料，材料表面呈现不均匀的深坑，附有大量的活性材料。
图3为实施例2高振实密度的铜电极材料，（a）材料表面呈现不均匀的深坑，附有大量的活性材料；（b）活性材料呈现晶状结构，光亮坚实。
图4为对比例1未经超高压静压处理的电极材料，（a）水洗时容易脱落，脱落时呈无规则片状脱落。脱落后负极基板表面很少有活性材料附着。（b）电极材料高倍镜下有裂纹。
图5为实施例3高振实密度的铅电极材料，水洗时不易脱落，脱落时呈现先四周、后中间的现象，同时脱落时呈现比未处理的大一倍的片状。脱落后基板表面附有大量的活性材料。
对比例1
S1、将磷酸铁锂、碳粉、聚丙烯粘结剂按质量比为90:3:7的比例混合制得混合物；
S2、将S1中混合物常温高速搅拌制得浆料；
S3、将S2中浆料均匀涂覆在铝箔上制成电极材料；
S4、将S3中电极材料置于温度为40℃，烘培至电极材料表面活性材料湿度为20%左右。
实施例1
S1、将磷酸铁锂、碳粉、聚丙烯粘结剂按质量比为90:3:7的比例混合制得混合物；
S2、将S1中混合物常温高速搅拌制得浆料；
S3、将S2中浆料均匀涂覆在铝箔上制成电极材料；
S4、将S3中电极材料置于温度为40℃，烘焙至电极材料表面浆料湿度为20%左右；
S5、在真空状态下，将S4烘焙后电极材料放入压强为0.08MPa的超高压静压设备，设定静压压力为300MPa，打压至压力达到300MPa，保压5min，制得高振实密度的铝电极材料。
实施例2
S1、将磷酸铁锂、碳粉、丁苯橡胶乳液粘结剂按质量比为90:3:7的比例混合制得混合物；
S2、将S1中混合物常温高速搅拌制得浆料；
S3、将S2中浆料均匀涂覆在铜箔上制成电极材料；
S4、将S3中电极材料置于温度为45℃，烘焙至电极材料表面浆料湿度为20%左右；
S5、在真空状态下，将S4烘焙后电极材料放入压强为0.1MPa的超高压静压设备，设定静压压力为400MPa，打压至压力达到400MPa，保压5min，制得高振实密度的铜电极材料。
实施例3
S1、将磷酸铁锂、碳粉、SBR乳液粘结剂按质量比为90:3:7的比例混合制得混合物；
S2、将S1中混合物常温高速搅拌制得浆料；
S3、将S2中浆料均匀涂覆在铅板上制成电极材料；
S4、将S3中电极材料置于温度为50℃，烘焙至电极材料表面浆料湿度为20%左右；
S5、在真空状态下，将S4烘焙后电极材料放入压强为0.1MPa的超高压静压设备，设定静压压力为600MPa，打压至压力达到600MPa，保压5min，制得高振实密度的铅电极材料。
上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高振实密度电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
S1、将活性物质与粘结剂常温高速搅拌制得浆料；
S2、将S1中浆料均匀涂覆在基板材料上制成电极材料；
S3、将S2中电极材料置于温度为40-50℃的烘箱烘焙；所述烘箱烘焙后电极材料表面活性材料浆料湿度为20%；
S4、在真空状态下，将S3烘焙后的电极材料放入液压机中，打压制得高振实密度的电极材料；所述液压机为超高压等静压设备；电极材料放入液压机时在真空状态下的压强为0.08-0.1MPa；待液压机压力达到300~600MPa后，保压5分钟。
2.根据权利要求1所述的一种高振实密度电极材料的制备方法，其特征在于：所述活性物质为碳粉和磷酸铁锂，磷酸铁锂、碳粉、粘结剂按质量比为90:3:7的比例混合。
3.根据权利要求1所述的一种高振实密度电极材料的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为聚丙烯或丁苯橡胶乳液粘结剂。
4.根据权利要求1所述的一种高振实密度电极材料的制备方法，其特征在于：所述基板材料为铝箔、铜箔或铅板。
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