CN108400286A - 一种基于高弹性电极的储能器件制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于电化学储能技术领域的一种基于高弹性电极的储能器件制备方法。将活性物质、高弹性粘结剂、导电剂、添加剂进行混合分散，形成混合物，并进行辊压成活性物质高弹性膜；将导电胶涂在集流体上形成导电粘性涂层；将高弹性活性物质膜和所述形成导电粘性涂层的集流体进行热压复合成高弹性电极。然后裁切成条形电极和片电极，把片电极放入用聚烯烃类隔膜制成的隔膜袋袋装电极，条形电极跟袋装电极进行Z字型卷绕叠片，然后焊接、封装、烘烤、注液、化成、测试，制作完成储能器件。本发明采用高弹性电极解决了活性物质在充放电过程中的脱落失效问题，用于生产超级电容器、锂离子电池，提高储能器件首次充放电效率，提高电池的能量密度。
Description
技术领域
本发明属于电化学储能技术领域，特别涉及一种基于高弹性电极的储能器件制备方法。
背景技术
电化学电源作为储能元器件已经受到了广泛的使用，随着我国动力电源产业的发展，对电化学电源的需求量越来越大，对其性能要求越来越高。电极是化学电源的核心，电极性能参数决定了电源本身的性能，高弹性电极解决了电源加工时活性物质容易脱落造成自放电大、一致性差的缺点。高弹性电极同时解决了电源卷绕过程中容易断片等缺点。高弹性电极解决了活性物质在充放电过程中体积变化造成的活性物质脱落失效问题。基于高弹性的正极和负极进行卷绕叠片组装，制备出区别于卷绕型电源和叠片型电源的新型结构储能器件。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于高弹性电极的储能器件制备方法；其特征在于，包括：高弹性电极的制备和采用高弹性电极制备的储能器件；
所述高弹性电极的制备是将活性物质、高弹性粘结剂、导电剂，添加剂进行混合分散，以形成混合物；该混合物的总质量中包括活性物质50 wt %-98 wt %，高弹性粘结剂1 wt%-20 wt %，导电剂0.5 wt %-30 wt %，添加剂0.5wt%-30 wt %对混合物进行多次热辊压；辊压温度为120℃-200℃；从而形成连续的高弹性活性物质膜；导电胶涂在铜箔、铝箔或者有粘性的导电高分子薄膜的集流体上形成导电粘性涂层；将高弹性活性物质膜和具有导电粘性涂层的集流体进行温度为120℃-200℃热压复合，得到高弹性的得到高弹性多孔电极，用于裁切成正极片和负极条；
所述采用高弹性电极制备储能器件，首先将高弹性电极，按照设计的尺寸裁切成正极条和负极条；再将正极条裁切成正极片；然后将负极条连续进行Z字型折叠，组合为Z字型负极，然后在组合的Z字型负极间隔插入袋装正极，达到电芯正极、隔膜、负极依次隔离对应，形成卷绕叠片式电池芯；将叠片式电池芯；根据输出功率、输出电压将一个以上的叠片式电池芯焊接、封装、烘烤、注液、化成、测试，完成储能器件的制作。
所述活性物质为粉体，粒径范围0.1μm至2μm，并且选取活性炭、气凝胶炭、炭纳米管、改性炭纳米管材料、石墨烯、改性石墨烯材料、活性炭与石墨烯复合材料、活性炭与炭纳米管复合材料、中间相碳微球、天然石墨、改性石墨、包覆石墨、人造石墨、焦炭、硅粉、硅线锂离子电池使用的含锂元素的正极粉体材料、锂离子电池负极使用的含锂元素的负极粉体材料之一种或一种以上的混合物。
所述高弹性粘结剂为固体或者粉体，其分子量为10万到100万的粘结剂，并且选取三元乙丙橡胶、丙烯酸磊树脂、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、丁腈橡胶去甲基纤维素钠之一种或一种以上的混合物。
所述导电剂为粉体，乙炔黑、科琴黑、导电纤维、导电石墨、金属丝之一种或一种以上的混合物；所述导电胶由导电炭黑、导电石墨、石墨烯、炭纳米管中的一种或者多种跟水系粘结剂或者油系粘结剂调成糊状，并通过凹版涂布或者线棒涂布法在集流体表面形成固态状的导电粘性涂层。
所述添加剂为橡胶或塑料加工助剂；并且选取增强剂、防老化剂、硫化剂、增塑剂之一种或一种以上的混合物。
所述聚烯烃类隔膜是用于隔离电源正负极极片的多孔聚丙烯或者聚乙烯薄膜，在电解液中隔离电子，导通离子。
本发明的有益效果是解决了高弹性电极解决了活性物质在充放电过程中体积变化造成的活性物质脱落失效问题，可以用于超级电容器极片的生产，锂离子电池极片的生产，燃料电池极片的生产。该新型电极组装形式使用于电池、超级电容的内部结构中，采用高弹性电极制备的储能器件提升首次充放电效率1%到5%，提升电池的能量密度1%到5%。
附图说明
图1为袋装正极片示意图。
图2为负极条示意图。
图3为袋装正极片放在负极条上的组装示意图。
图4为袋装正极片与负极条的卷绕叠片式组装示意图。
图5为制作完成的电池放电曲线。
具体实施方式
本发明提供一种基于高弹性电极的储能器件制备方法；包括：高弹性电极的制备和采用高弹性电极制备的储能器件；下面结合附图对本发明予以说明。
所述高弹性电极（正极、负极）的制备是将活性物质、高弹性粘结剂、导电剂和添加剂进行混合分散，以形成混合物；该混合物的总质量中包括活性物质50 wt %-98 wt %；高弹性粘结剂1 wt %-20 wt %，导电剂0.5 wt %-30 wt %，添加剂0.5wt%-30 wt %，对混合物进行辊压采用热扎工艺；辊压温度为120℃-200℃；对混合物进行多次的热辊压，从而形成连续的高弹性活性物质膜；导电胶涂在铜箔、铝箔或者有粘性的导电高分子薄膜的集流体上形成导电粘性涂层；将高弹性活性物质膜和具有导电粘性涂层的集流体进行温度为120℃-200℃热压复合，得到高弹性的得到高弹性多孔电极，然后，按照设计的尺寸裁切成制备正极和负极的条。
所述采用高弹性电极制备储能器件，首先将高弹性电极，按照设计的尺寸裁切成正极条和负极条；再将正极条裁切成正极片；将负极条5连续进行Z字型折叠，组合为Z字型负极，然后在组合的Z字型负极间隔插入袋装正极4，达到电芯正极、隔膜、负极依次隔离对应，形成卷绕叠片式电池芯；根据输出功率、输出电压将一个以上的叠片式电池芯焊接、封装、烘烤、注液、化成、测试，完成储能器件的制作。
所述采用高弹性电极制备储能器件，首先将高弹性电极，按照设计的尺寸裁切成制备正极条和负极条5；再将正极条裁切成正极片，把裁切成的正极片放入用聚烯烃类隔膜制成的隔膜袋2中制成袋装正极片4（如图1所示的袋装正极片示意图，图中标号为：1-活性物质，2-隔膜袋，3-集流体。）将负极条5（如图2所示的负极条示意图，图中标号为：1-活性物质，3-集流体）跟袋装正极4进行Z字型卷绕叠片（袋装正极片放在负极条上的组装，图3、4所示的袋装正极与负极条的卷绕叠片式组装示意图），所述Z字型卷绕叠片是先将负极条5连续进行Z字型折叠，组合为Z字型电极；然后在组合的Z字型负极电极中间隔插入袋装正极4，达到电芯正极、隔膜、负极依次隔离对应的效果，形成卷绕叠片式电芯，接着进行焊接、封装、烘烤、注液、化成、测试，完成储能器件的制作。
图5所示为制作完成的电池放电曲线，测试结果是放电率到80%时，电池电压还平稳地保持在3.2以上。
所述高弹性电极的制备方法包括步骤如下：
1）先将活性物质、高弹性粘结剂、导电剂、添加剂进行混合分散，以形成混合物；所述混合物的总质量中包括活性物质50 wt %-98 wt %，高弹性粘结剂1 wt %-20 wt %，导电剂0.5 wt %-30 wt %，添加剂0.5wt%-30 wt %；
2）对混合分散后的混合物进行辊压，混合分散过程进行5至360分钟，辊压温度为120℃-200℃；对混合物料进行多次的热辊压，从而形成连续的高弹性活性物质膜。
3）将由导电炭黑、导电石墨、石墨烯、炭纳米管中的一种或者多种跟水系粘结剂或者油系粘结剂组成的导电胶涂在铜箔、铝箔或者有粘性的导电高分子薄膜的集流体表面形成导电粘性涂层；
4）将高弹性活性物质膜和表面形成导电粘性涂层的集流体进行热压复合，得到高弹性多孔电极。
其中，
本发明的活性物质包括活性炭、气凝胶炭、炭纳米管、改性炭纳米管材料、石墨烯、改性石墨烯材料、活性炭及石墨烯复合材料、活性炭及炭纳米管复合材料、中间相碳微球、天然石墨、改性石墨、包覆石墨、人造石墨、焦炭、硅粉、硅线锂离子电池使用的含锂元素的正极粉体材料、锂离子电池负极使用的含锂元素的负极粉体材料的一种，或几种的混合物。
本发明的高弹性粘结剂的分子量为10万到100万的粘结剂，并且包括三元乙丙橡胶、丙烯酸树脂、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、丁腈橡胶去甲基纤维素钠的一种，或几种的混合物。
本发明的导电剂包括乙炔黑、科琴黑、导电纤维、导电石墨、金属丝的一种，或几种的混合物。
本发明的添加剂包括橡胶或塑料加工助剂优选增强剂、防老化剂、硫化剂、增塑剂的一种，或几种的混合物。
所述高弹性多孔电极的裁切采用用分条机对电极进行分条，宽度10㎜至200㎜，电极长20㎜至1000㎜。
制备高弹性多孔电极使用的材料为：
深圳市德方纳米科技股份有限公司生产的纳米磷酸铁锂为活性物质，其比容量为150mAh/g，不可逆比容量约为8mAh/g。
使用上海杉杉生产的中间相碳微球，其质量比容量约为330mAh/g，不可逆比容量约为20mAh/g。
使用美国陶氏生产的三元乙丙橡胶微粒作为粘结剂，其D50为0.25μm。
使用常州特密高公司的Super P作为导电剂。
使用瑞翁生产的SN-307R作为导电胶。
使用celgard生产的2400型隔膜作为电池隔膜。
实施例1
深圳市德方纳米科技股份有限公司生产的纳米磷酸铁锂、美国陶氏生产的三元乙丙橡胶微粒，常州特密高公司生产的SP及橡胶按质量称重，其质量比89.5：7.5:2:1，以上物质采用球磨分散机进行球磨分散，分散过程进行60分钟，得到1kg的分散混合物；对所形成的混合物进行热压机辊压，形成活性物质膜；以铝箔作为集流体，采用凹版涂布法将水性导电胶SN-307R涂覆在铝箔上，以形成导电涂层；将得到的活性物质膜和形成的导电涂层的铜箔进行复合，待活性物质膜及导电胶中的溶剂挥发完毕，即形成干燥的高弹性多孔电极，电极分切成片和隔膜通过热熔方式至成袋装正电极（如图1所示）。
实施例2
上海杉杉生产的中间相碳微球、美国陶氏生产的三元乙丙橡胶微粒，常州特密高公司生产的SP及塑料加工助剂按质量称重，其质量比为89.5：7.5:2:1，以上物质采用球磨分散机进行球磨分散，分散过程进行60分钟，得到1kg的分散混合物；对所形成的混合物进行热压机辊压，形成活性物质膜；以铜箔作为集流体，采用凹版涂布法将水性导电胶SN-307R涂覆在铝箔上，以形成导电涂层；将得到的活性物质膜和形成的导电涂层的铜箔进行复合，待活性物质膜及导电胶中的溶剂挥发完毕，即形成干燥的高弹性多孔电极，电极分切为负极的条（如图2所示）。
Claims (7)
1.一种基于高弹性电极的储能器件制备方法；其特征在于，包括：高弹性电极的制备和采用高弹性电极制备的储能器件；
所述高弹性电极的制备是将活性物质、高弹性粘结剂、导电剂、添加剂进行混合分散，以形成混合物；该混合物的总质量中包括活性物质50 wt %-98 wt %,高弹性粘结剂1 wt%-20 wt %，导电剂0.5 wt %-30 wt %，添加剂0.5wt%-30 wt %对混合物进行多次热辊压；辊压温度为120℃-200℃；从而形成连续的高弹性活性物质膜；导电胶涂在铜箔、铝箔或者有粘性的导电高分子薄膜的集流体上形成导电粘性涂层；将高弹性活性物质膜和具有导电粘性涂层的集流体进行温度为120℃-200℃热压复合，得到高弹性多孔电极，用于裁切成正极片和负极条；
所述采用高弹性电极制备储能器件，首先将高弹性电极，按照设计的尺寸裁切成正极条和负极条；再将正极条裁切成正极片；然后将负极条连续进行Z字型折叠，组合为Z字型负极，然后在组合的Z字型负极间隔插入袋装正极，达到电芯正极、隔膜、负极依次隔离对应，形成卷绕叠片式电池芯；将叠片式电池芯；根据输出功率、输出电压将一个以上的叠片式电池芯焊接、封装、烘烤、注液、化成、测试，完成储能器件的制作。
2.根据权利要求1所述一种基于高弹性电极的储能器件制备方法；其特征在于，所述活性物质为粉体，粒径范围0.1μm至2μm，并且选取活性炭、气凝胶炭、炭纳米管、改性炭纳米管材料、石墨烯、改性石墨烯材料、活性炭与石墨烯复合材料、活性炭与炭纳米管复合材料、中间相碳微球、天然石墨、改性石墨、包覆石墨、人造石墨、焦炭、硅粉、硅线锂离子电池使用的含锂元素的正极粉体材料、锂离子电池负极使用的含锂元素的负极粉体材料之一种或一种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述一种基于高弹性电极的储能器件制备方法；其特征在于，所述高弹性粘结剂为粉体，其分子量为10万到100万的粘结剂，并且选取三元乙丙橡胶、丙烯酸磊树脂、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、丁腈橡胶去甲基纤维素钠之一种或一种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述一种基于高弹性电极的储能器件制备方法；其特征在于，所述导电剂为粉体，乙炔黑、科琴黑、导电纤维、导电石墨、金属丝之一种或一种以上的混合物；所述导电胶由导电炭黑、导电石墨、石墨烯、炭纳米管中的一种或者多种跟水系粘结剂或者油系粘结剂调成糊状，并通过凹版涂布或者线棒涂布法在集流体表面形成固态状的导电粘性涂层。
5.根据权利要求1所述一种基于高弹性电极的储能器件制备方法；其特征在于，所述添加剂为橡胶或塑料加工助剂；并且选取增强剂、防老化剂、硫化剂、增塑剂之一种或一种以上的混合物。
6.根据权利要求1所述一种基于高弹性电极的储能器件制备方法；其特征在于，所述导电胶由导电炭黑、导电石墨、石墨烯、炭纳米管中的一种或者多种跟水系粘结剂或者油系粘结剂。
7.根据权利要求1所述一种基于高弹性电极的储能器件制备方法；其特征在于，所述聚烯烃类隔膜是用于隔离电源正负极极片的多孔聚丙烯或者聚乙烯薄膜，在电解液中隔离电子，导通离子。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110034279A (zh) * | 2019-05-08 | 2019-07-19 | 福州大学 | 一种柔性锂离子电池负极材料的制备方法 |
| CN110212236A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-09-06 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 一种锂离子电池高速叠片方法、叠片装置及锂离子电池 |
| CN110718401A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-01-21 | 广州广华精容能源技术有限公司 | 一种集成储能和传感功能的柔性超级电容器及其制备方法 |
| CN111224057A (zh) * | 2018-11-23 | 2020-06-02 | 广州汽车集团股份有限公司 | 硅基负极用集流体及其制备方法和硅基负极极片 |
| CN113611916A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-11-05 | 中化国际(控股)股份有限公司 | 叠片式电芯及其制备方法 |
| WO2022217972A1 (zh) * | 2021-04-16 | 2022-10-20 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种自支撑膜电极、电池及车辆 |
| CN110212236B (zh) * | 2019-06-14 | 2024-06-11 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 一种锂离子电池高速叠片方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101355180A (zh) * | 2008-09-09 | 2009-01-28 | 吉安市优特利科技有限公司 | 一种锂离子动力电池的电芯构造 |
| WO2013080722A1 (ja) * | 2011-11-30 | 2013-06-06 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池及びその製造方法 |
| CN103151183A (zh) * | 2013-03-04 | 2013-06-12 | 成都芝田高分子材料有限公司 | 一种电极的制作方法、储能装置及其制作方法 |
| CN103943377A (zh) * | 2013-01-21 | 2014-07-23 | 天津普兰纳米科技有限公司 | 多孔电极制备 |
| CN107086128A (zh) * | 2017-04-07 | 2017-08-22 | 同济大学 | 一种混合型化学电源器件电极及其制备方法 |
-
2018
- 2018-02-13 CN CN201810149116.XA patent/CN108400286A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101355180A (zh) * | 2008-09-09 | 2009-01-28 | 吉安市优特利科技有限公司 | 一种锂离子动力电池的电芯构造 |
| WO2013080722A1 (ja) * | 2011-11-30 | 2013-06-06 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池及びその製造方法 |
| CN103943377A (zh) * | 2013-01-21 | 2014-07-23 | 天津普兰纳米科技有限公司 | 多孔电极制备 |
| CN103151183A (zh) * | 2013-03-04 | 2013-06-12 | 成都芝田高分子材料有限公司 | 一种电极的制作方法、储能装置及其制作方法 |
| CN107086128A (zh) * | 2017-04-07 | 2017-08-22 | 同济大学 | 一种混合型化学电源器件电极及其制备方法 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111224057A (zh) * | 2018-11-23 | 2020-06-02 | 广州汽车集团股份有限公司 | 硅基负极用集流体及其制备方法和硅基负极极片 |
| CN110034279A (zh) * | 2019-05-08 | 2019-07-19 | 福州大学 | 一种柔性锂离子电池负极材料的制备方法 |
| CN110212236A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-09-06 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 一种锂离子电池高速叠片方法、叠片装置及锂离子电池 |
| CN110212236B (zh) * | 2019-06-14 | 2024-06-11 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 一种锂离子电池高速叠片方法 |
| CN110718401A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-01-21 | 广州广华精容能源技术有限公司 | 一种集成储能和传感功能的柔性超级电容器及其制备方法 |
| WO2022217972A1 (zh) * | 2021-04-16 | 2022-10-20 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种自支撑膜电极、电池及车辆 |
| CN113611916A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-11-05 | 中化国际(控股)股份有限公司 | 叠片式电芯及其制备方法 |
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