CN111640963A - 一种电池极板制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池极板制作工艺，具体涉及电池加工技术领域，包括如下步骤：S1，将聚丙交酯、苯乙烯树脂、尼龙、聚碳酸酯、聚醚醚酮和碳纤维混合，得到打印基材；S2，通过使用3D打印熔断沉积式技术将S1中得到的打印基材打印在正负集流体上；本发明通过先使用3D打印熔断沉积技术将打印基材打印在正负集流体上，再通过3D分层实体制造技术制得完整电池正负极，电池正负极材料与箔材高度嵌合，同时不再使用微量粘合剂，永不掉粉，并且材料分散性更好，同时传统工艺因粘合剂形成的离子迁移阻力将去除，电池充放电能力更加优异，最终还可减少设备投资，简化制作工艺，大幅度降低制造成本。

Description

一种电池极板制作工艺
技术领域
本发明涉及电池加工技术领域，具体涉及一种电池极板制作工艺。
背景技术
燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高; 另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料；同时没有机械传动部件，故没有噪声污染，排放出的有害气体极少。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。
双极板又称集流板，是燃料电池重要部件之一。具有下述功能与性质：分隔燃料与氧化剂，阻止气体透过；收集、传导电流，电导率高；设计与加工的流道，可将气体均匀分配到电极的反应层进行电极反应；能排出热量，保持电池温场均匀；耐蚀；抗冲击和震动；厚度薄；重量轻；同时成本低，容易机械加工，适合批量制造等，但目前燃料电池极板在实际生产中，传统加工工艺往往时浇筑开模成型，需要烘干固化等操作，操作繁琐且耗时较长，制造成本较高同时受加工工艺影响，充放电能力较为一般有待提高。
因此，发明一种电池极板制作工艺很有必要。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种电池极板制作工艺，通过先使用3D打印熔断沉积技术将打印基材打印在正负集流体上，再通过3D分层实体制造技术制得完整电池正负极，电池正负极材料与箔材高度嵌合，同时不再使用微量粘合剂，永不掉粉，并且材料分散性更好，同时传统工艺因粘合剂形成的离子迁移阻力将去除，电池充放电能力更加优异，最终还可减少设备投资，简化制作工艺，大幅度降低制造成本，以解决现有技术中成本较高，工艺繁琐，加工效率低且充放电能力一般的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种电池极板制作工艺，包括如下步骤：
S1，将聚丙交酯、苯乙烯树脂、尼龙、聚碳酸酯、聚醚醚酮和碳纤维混合，得到打印基材；
S2，通过使用3D打印熔断沉积式技术将S1中得到的打印基材打印在正负集流体上；
S3，在特殊温度环境下，通过使用3D分层实体制造技术，即先铺上一层薄片材料，然后用机械刀具在计算机控制下切出本层轮廓；
S4，S3中该层完成后，用解胶笔沾取解胶水，预涂在不需要的部分，再铺上下一层薄片材料，同时通过多根喷胶管将专用胶水涂覆在两层薄片材料之间，使得新铺上的一层牢固的粘接在已形成体上，再切割该层轮廓；
S5，反复操作S4直到加工完毕，最后去除不需要的部分已得到完整零件，即制成完整的电池正负极；
S6，对S5中得到的完整的电池正负极直接进入裁片，得到电池极板；
S7，对S6中得到的电池极板进行吹风清理，除去表面残留粉尘或颗粒。
优选的，S1中，3D打印使用材料各成分质量份数为：
聚丙交酯80-120份
苯乙烯树脂50-70份
尼龙10-30份
聚碳酸酯2-10份
聚醚醚酮30-60份
碳纤维5-15份。
优选的，S2中温度要求为50摄氏度。
优选的，S2中正负极流体中，正集流体设置为铝箔X。
优选的，S2中正负极流体中，负集流体设置为铜箔。
优选的，S3和S4中薄片材料均由纸材和塑料薄膜混合制成。
优选的，S3和S4中薄片材料各成分质量份数为：
纸材30-50份
塑料薄膜60-80份.
优选的，S4中，喷胶管使用数量设置为八根。
优选的，S6中，所述极板的厚度为0.3mm-0.5mm。
本发明实施例具有如下优点：
本发明通过先使用3D打印熔断沉积技术将打印基材打印在正负集流体上，再通过3D分层实体制造技术制得完整电池正负极，电池正负极材料与箔材高度嵌合，同时不再使用微量粘合剂，永不掉粉，并且材料分散性更好，同时传统工艺因粘合剂形成的离子迁移阻力将去除，电池充放电能力更加优异，最终还可减少设备投资，简化制作工艺，大幅度降低制造成本。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。
实施例1：
该实施例的一种电池极板制作工艺，包括如下步骤：
S1，将聚丙交酯、苯乙烯树脂、尼龙、聚碳酸酯、聚醚醚酮和碳纤维混合，得到打印基材；
S2，通过使用3D打印熔断沉积式技术将S1中得到的打印基材打印在正负集流体上；
S3，在特殊温度环境下，通过使用3D分层实体制造技术，即先铺上一层薄片材料，然后用机械刀具在计算机控制下切出本层轮廓；
S4，S3中该层完成后，用解胶笔沾取解胶水，预涂在不需要的部分，再铺上下一层薄片材料，同时通过多根喷胶管将专用胶水涂覆在两层薄片材料之间，使得新铺上的一层牢固的粘接在已形成体上，再切割该层轮廓；
S5，反复操作S4直到加工完毕，最后去除不需要的部分已得到完整零件，即制成完整的电池正负极；
S6，对S5中得到的完整的电池正负极直接进入裁片，得到电池极板；
S7，对S6中得到的电池极板进行吹风清理，除去表面残留粉尘或颗粒；
进一步地，S1中，3D打印使用材料各成分质量份数为：
聚丙交酯80份
苯乙烯树脂50份
尼龙10份
聚碳酸酯2份
聚醚醚酮30份
碳纤维5份；
进一步地，S2中温度要求为50摄氏度；
进一步地，S2中正负极流体中，正集流体设置为铝箔；
进一步地，S2中正负极流体中，负集流体设置为铜箔；
进一步地，S3和S4中薄片材料均由纸材和塑料薄膜混合制成；
进一步地，S3和S4中薄片材料各成分质量份数为：
纸材300份
塑料薄膜60份；
进一步地，S4中，喷胶管使用数量设置为八根；
进一步地，S6中，所述极板的厚度为0.3mm-0.5mm。
实施例2：
该实施例的一种电池极板制作工艺，包括如下步骤：
S1，将聚丙交酯、苯乙烯树脂、尼龙、聚碳酸酯、聚醚醚酮和碳纤维混合，得到打印基材；
S2，通过使用3D打印熔断沉积式技术将S1中得到的打印基材打印在正负集流体上；
S3，在特殊温度环境下，通过使用3D分层实体制造技术，即先铺上一层薄片材料，然后用机械刀具在计算机控制下切出本层轮廓；
S4，S3中该层完成后，用解胶笔沾取解胶水，预涂在不需要的部分，再铺上下一层薄片材料，同时通过多根喷胶管将专用胶水涂覆在两层薄片材料之间，使得新铺上的一层牢固的粘接在已形成体上，再切割该层轮廓；
S5，反复操作S4直到加工完毕，最后去除不需要的部分已得到完整零件，即制成完整的电池正负极；
S6，对S5中得到的完整的电池正负极直接进入裁片，得到电池极板；
S7，对S6中得到的电池极板进行吹风清理，除去表面残留粉尘或颗粒；
进一步地，S1中，3D打印使用材料各成分质量份数为：
聚丙交酯90份
苯乙烯树脂55份
尼龙15份
聚碳酸酯5份
聚醚醚酮40份
碳纤维8份；
进一步地，S2中温度要求为60摄氏度；
进一步地，S2中正负极流体中，正集流体设置为铝箔；
进一步地，S2中正负极流体中，负集流体设置为铜箔；
进一步地，S3和S4中薄片材料均由纸材和塑料薄膜混合制成；
进一步地，S3和S4中薄片材料各成分质量份数为：
纸材35份
塑料薄膜65份；
进一步地，S4中，喷胶管使用数量设置为八根；
进一步地，S6中，所述极板的厚度为0.3mm-0.5mm。
实施例3：
该实施例的一种电池极板制作工艺，包括如下步骤：
S1，将聚丙交酯、苯乙烯树脂、尼龙、聚碳酸酯、聚醚醚酮和碳纤维混合，得到打印基材；
S2，通过使用3D打印熔断沉积式技术将S1中得到的打印基材打印在正负集流体上；
S3，在特殊温度环境下，通过使用3D分层实体制造技术，即先铺上一层薄片材料，然后用机械刀具在计算机控制下切出本层轮廓；
S4，S3中该层完成后，用解胶笔沾取解胶水，预涂在不需要的部分，再铺上下一层薄片材料，同时通过多根喷胶管将专用胶水涂覆在两层薄片材料之间，使得新铺上的一层牢固的粘接在已形成体上，再切割该层轮廓；
S5，反复操作S4直到加工完毕，最后去除不需要的部分已得到完整零件，即制成完整的电池正负极；
S6，对S5中得到的完整的电池正负极直接进入裁片，得到电池极板；
S7，对S6中得到的电池极板进行吹风清理，除去表面残留粉尘或颗粒；
进一步地，S1中，3D打印使用材料各成分质量份数为：
聚丙交酯100份
苯乙烯树脂60份
尼龙20份
聚碳酸酯7份
聚醚醚酮45份
碳纤维10份；
进一步地，S2中温度要求为70摄氏度；
进一步地，S2中正负极流体中，正集流体设置为铝箔；
进一步地，S2中正负极流体中，负集流体设置为铜箔；
进一步地，S3和S4中薄片材料均由纸材和塑料薄膜混合制成；
进一步地，S3和S4中薄片材料各成分质量份数为：
纸材40份
塑料薄膜70份；
进一步地，S4中，喷胶管使用数量设置为八根；
进一步地，S6中，所述极板的厚度为0.3mm-0.5mm。
实施例4：
该实施例的一种电池极板制作工艺，包括如下步骤：
S1，将聚丙交酯、苯乙烯树脂、尼龙、聚碳酸酯、聚醚醚酮和碳纤维混合，得到打印基材；
S2，通过使用3D打印熔断沉积式技术将S1中得到的打印基材打印在正负集流体上；
S3，在特殊温度环境下，通过使用3D分层实体制造技术，即先铺上一层薄片材料，然后用机械刀具在计算机控制下切出本层轮廓；
S4，S3中该层完成后，用解胶笔沾取解胶水，预涂在不需要的部分，再铺上下一层薄片材料，同时通过多根喷胶管将专用胶水涂覆在两层薄片材料之间，使得新铺上的一层牢固的粘接在已形成体上，再切割该层轮廓；
S5，反复操作S4直到加工完毕，最后去除不需要的部分已得到完整零件，即制成完整的电池正负极；
S6，对S5中得到的完整的电池正负极直接进入裁片，得到电池极板；
S7，对S6中得到的电池极板进行吹风清理，除去表面残留粉尘或颗粒；
进一步地，S1中，3D打印使用材料各成分质量份数为：
聚丙交酯110份
苯乙烯树脂65份
尼龙25份
聚碳酸酯8份
聚醚醚酮50份
碳纤维12份；
进一步地，S2中温度要求为80摄氏度；
进一步地，S2中正负极流体中，正集流体设置为铝箔；
进一步地，S2中正负极流体中，负集流体设置为铜箔；
进一步地，S3和S4中薄片材料均由纸材和塑料薄膜混合制成；
进一步地，S3和S4中薄片材料各成分质量份数为：
纸材45份
塑料薄膜75份；
进一步地，S4中，喷胶管使用数量设置为八根；
进一步地，S6中，所述极板的厚度为0.3mm-0.5mm。
实施例5：
该实施例的一种电池极板制作工艺，包括如下步骤：
S1，将聚丙交酯、苯乙烯树脂、尼龙、聚碳酸酯、聚醚醚酮和碳纤维混合，得到打印基材；
S2，通过使用3D打印熔断沉积式技术将S1中得到的打印基材打印在正负集流体上；
S3，在特殊温度环境下，通过使用3D分层实体制造技术，即先铺上一层薄片材料，然后用机械刀具在计算机控制下切出本层轮廓；
S4，S3中该层完成后，用解胶笔沾取解胶水，预涂在不需要的部分，再铺上下一层薄片材料，同时通过多根喷胶管将专用胶水涂覆在两层薄片材料之间，使得新铺上的一层牢固的粘接在已形成体上，再切割该层轮廓；
S5，反复操作S4直到加工完毕，最后去除不需要的部分已得到完整零件，即制成完整的电池正负极；
S6，对S5中得到的完整的电池正负极直接进入裁片，得到电池极板；
S7，对S6中得到的电池极板进行吹风清理，除去表面残留粉尘或颗粒；
进一步地，S1中，3D打印使用材料各成分质量份数为：
聚丙交酯120份
苯乙烯树脂70份
尼龙30份
聚碳酸酯10份
聚醚醚酮60份
碳纤维15份；
进一步地，S2中温度要求为50摄氏度；
进一步地，S2中正负极流体中，正集流体设置为铝箔；
进一步地，S2中正负极流体中，负集流体设置为铜箔；
进一步地，S3和S4中薄片材料均由纸材和塑料薄膜混合制成；
进一步地，S3和S4中薄片材料各成分质量份数为：
纸材50份
塑料薄膜80份；
进一步地，S4中，喷胶管使用数量设置为八根；
进一步地，S6中，所述极板的厚度为0.3mm-0.5mm。
将上述实施例1-5中得到的电池极板作为两极，同时以6 mol/ L KOH溶液作电解 液,组成三电极体系,平衡12h后,在CS300电化学测试仪上进行恒电流充放电循环实验，得 到以下数据：
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
充电电流大小 1.5A 1.4A 1.8A 2A 1.8A
放电电流大小 3A 2.8A 3.2A 3.5A 3.3A
由上表可知，实施例1-5所制得的电池极板均具有较好的充放电性能，但是综合而言，实施例4中各原料配比以及加工工艺最为合适，所制得的电池极板在实际测试中，充电性能和放电性能均达到最大，性能更加优异。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种电池极板制作工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1，将聚丙交酯、苯乙烯树脂、尼龙、聚碳酸酯、聚醚醚酮和碳纤维混合，得到打印基材；
S2，通过使用3D打印熔断沉积式技术将S1中得到的打印基材打印在正负集流体上；
S3，在特殊温度环境下，通过使用3D分层实体制造技术，即先铺上一层薄片材料，然后用机械刀具在计算机控制下切出本层轮廓；
S4，S3中该层完成后，用解胶笔沾取解胶水，预涂在不需要的部分，再铺上下一层薄片材料，同时通过多根喷胶管将专用胶水涂覆在两层薄片材料之间，使得新铺上的一层牢固的粘接在已形成体上，再切割该层轮廓；
S5，反复操作S4直到加工完毕，最后去除不需要的部分已得到完整零件，即制成完整的电池正负极；
S6，对S5中得到的完整的电池正负极直接进入裁片，得到电池极板；
S7，对S6中得到的电池极板进行吹风清理，除去表面残留粉尘或颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种电池极板制作工艺，其特征在于：S1中，3D打印使用材料各成分质量份数为：
聚丙交酯80-120份
苯乙烯树脂50-70份
尼龙10-30份
聚碳酸酯2-10份
聚醚醚酮30-60份
碳纤维5-15份。
3.根据权利要求1所述的一种电池极板制作工艺，其特征在于：S2中温度要求为50摄氏度。
4.根据权利要求1所述的一种电池极板制作工艺，其特征在于：S2中正负极流体中，正集流体设置为铝箔。
5.根据权利要求1所述的一种电池极板制作工艺，其特征在于：S2中正负极流体中，负集流体设置为铜箔。
6.根据权利要求1所述的一种电池极板制作工艺，其特征在于：S3和S4中薄片材料均由纸材和塑料薄膜混合制成。
7.根据权利要求6所述的一种电池极板制作工艺，其特征在于：S3和S4中薄片材料各成分质量份数为：
纸材30-50份
塑料薄膜60-80份。
8.根据权利要求1所述的一种电池极板制作工艺，其特征在于：S4中，喷胶管使用数量设置为八根。
9.根据权利要求1所述的一种电池极板制作工艺，其特征在于：S6中，所述极板的厚度为0.3mm-0.5mm。
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