CN113497220A - 一种锂离子电池负极的制备方法及相关设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锂离子电池负极的制备方法、锂离子电池负极及锂离子电池，其中，所述锂离子电池负极的制备方法包括步骤：将配置完成的导电浆注入3D打印机中，所述导电浆包括碳粉、粘结剂、甘油以及导电剂；通过所述3D打印机依次打印出若干层网格状的电极层；将若干层所述电极层依次叠加得到锂离子电池负极。本发明可以通过电极层的多孔结构，缓冲其内腔在长期充放电循环中因产生的热量而导致的体积膨胀，并使充放电产生的热量能随多孔结构迅速传递到电池外壳，从而有利于电池的安全性能，还能使其具有过多的面积与电解液反应，提高能量密度，以提升充放电效率，且由于无需设置集流体，还减少了铜箔和隔膜的使用。

Description

一种锂离子电池负极的制备方法及相关设备
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体地涉及一种锂离子电池负极的制备方法、锂离子电池负极及锂离子电池。
背景技术
锂离子电池是一种可进行充电的电池，通常应用于便携式电子设备和电动设备等，其放电过程是从负极移动到正极，而充电过程则相反。
锂离子电池主要包括电池外壳、正极、负极、隔膜、电解液等，其中，现有的锂离子电池负极具有较多问题，如散热慢、与电解液的反应面积少、需要使用的铜箔和隔膜多、以及充放电效率低等。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是如何提供一种锂离子电池负极的制备方法，以解决现有的锂离子电池负极存在散热慢、与电解液的反应面积少、需要使用的铜箔和隔膜多、以及充放电效率低的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种锂离子电池负极的制备方法，包括步骤：
将配置完成的导电浆注入3D打印机中，所述导电浆包括碳粉、粘结剂、甘油以及导电剂；
通过所述3D打印机依次打印出若干层网格状的电极层；
将若干层所述电极层依次叠加得到锂离子电池负极。
更进一步地，若干层所述电极层的结构相同。
更进一步地，所述电极层的打印步骤包括：
通过所述3D打印机的喷嘴沿第一方向进行往复运动；
当所述喷嘴沿所述第一方向运动结束后，再通过所述喷嘴沿垂直于所述第一方向的第二方向进行往复运动，直至所述喷嘴沿所述第二方向运动结束，从而得到所述电极层；所述喷嘴沿所述第一方向和所述第二方向运动的同时挤出油墨线。
更进一步地，所述油墨线的厚度为30微米至100微米，宽度为100微米至500微米。
更进一步地，所述喷嘴通过所述3D打印机内输出的气压挤出所述油墨线。
更进一步地，所述3D打印机的基板具有90摄氏度至120摄氏度的加热功能，所述3D打印机的腔室内具有恒温热风循环功能。
更进一步地，若干层所述电极层中的网格孔在依次叠加后一一对应。
更进一步地，若干层所述电极层的其中一层包括极耳，具有所述极耳的所述电极层在叠加时设置在外侧。
本发明还提供了一种锂离子电池负极，所述锂离子电池负极由上述的锂离子电池负极的制备方法制备得到。
本发明还提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括上述的锂离子电池负极。
相较于现有技术，本发明通过将配置完成的导电浆注入3D打印机中，导电浆包括碳粉、粘结剂、甘油以及导电剂；再通过3D打印机打印出若干层网格状的电极层；最后将若干层电极层依次叠加得到锂离子电池负极。这样可以通过电极层的多孔结构，缓冲其内腔在长期充放电循环中因产生的热量而导致的体积膨胀，并使充放电产生的热量能随多孔结构迅速传递到电池外壳，以提升散热效果，从而有利于电池的安全性能，还能使其具有过多的面积与电解液反应，提高能量密度，并确保电子畅通的传输路径，以提升充放电效率，且由于无需设置集流体，还减少了铜箔和隔膜的使用。
附图说明
为了使本发明的内容更加清晰，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图，其中：
图1为本发明实施例提供的一种锂离子电池负极的制备方法的流程步骤示意图。
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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明实施例提供了一种锂离子电池负极的制备方法，如附图1所示，包括步骤：
S101、将配置完成的导电浆注入3D打印机中，所述导电浆包括碳粉、粘结剂、甘油以及导电剂。
具体地，所述3D打印机为现有设备，在此不作进一步描述。
具体地，所述导电浆的组分百分比为：所述碳粉(石墨粉)70％至85％、所述粘结剂5％至10％、所述甘油5％至10％、所述导电剂5％至10％。当然，根据实际需求，所述导电浆还可以进行适当性的调整，且所述导电浆的组分还可以增加其它组分等，或在使用现有的导电浆配方也行。
S102、通过所述3D打印机依次打印出若干层网格状的电极层。
具体地，所述3D打印机的基板具有90摄氏度至120摄氏度的加热功能，所述3D打印机的腔室内具有恒温热风循环功能。这样可以让油墨快速干燥固化成型。
具体地，若干层所述电极层的结构相同，包括形状、长度、宽度等。在本实施例中，所述电极层为圆形结构。当然，根据实际需求，所述电极层也可以为矩形结构、梯形结构、椭圆形结构、三角形结构等。
具体地，所述电极层的打印步骤包括：通过所述3D打印机的喷嘴沿第一方向进行往复运动；当所述喷嘴沿所述第一方向运动结束后，再通过所述喷嘴沿垂直于所述第一方向的第二方向进行往复运动，直至所述喷嘴沿所述第二方向运动结束，从而得到所述电极层；所述喷嘴沿所述第一方向和所述第二方向运动的同时挤出油墨线。
具体地，所述油墨线的厚度为30微米至100微米，宽度为100微米至500微米。
在本实施例中，所述油墨的厚度为50微米，宽度为250微米。当然根据实际需求，所述油墨的厚度还可以是41微米、66微米、89微米等，宽度还可以是121微米、299微米、344微米、456微米等。
具体地，所述喷嘴通过所述3D打印机内输出的气压挤出所述油墨线。
S103、将若干层所述电极层依次叠加得到锂离子电池负极。
具体地，若干层所述电极层的其中一层包括极耳，具有所述极耳的所述电极层在叠加时设置在外侧。这样可以大幅度降低电池内阻和发热量，缩短电子移动路径，进一步提高充放电效率。
具体地，若干层所述电极层中的网格孔在依次叠加后一一对应，即第一层所述电极层的网格孔均与依次叠加于第一层所述电极层上的网格孔一一对应。当然，若干层所述电极层中的网格孔在依次叠加有也可以只有部分一一对应。
当然，在若干层所述电极层依次叠加得到锂离子电池负极后还需要增加铂箔及隔膜等工艺的处理。
相较于现有技术，本实施例通过将配置完成的导电浆注入3D打印机中，导电浆包括碳粉、粘结剂、甘油以及导电剂；再通过3D打印机打印出若干层网格状的电极层；最后将若干层电极层依次叠加得到锂离子电池负极。这样可以通过电极层的多孔结构，缓冲其内腔在长期充放电循环中因产生的热量而导致的体积膨胀，并使充放电产生的热量能随多孔结构迅速传递到电池外壳，以提升散热效果，从而有利于电池的安全性能，还能使其具有过多的面积与电解液反应，提高能量密度，并确保电子畅通的传输路径，以提升充放电效率，且由于无需设置集流体，还减少了铜箔和隔膜的使用。
实施例二
本发明实施例提供了一种锂离子电池负极，如附图1所示，所述锂离子电池负极由实施例一所述的锂离子电池负极的制备方法制备得到。
相较于现有技术，本实施例中的锂离子电池负极通过实施例一所述的锂离子电池负极的制备方法制备得到，从而可以通过电极层的多孔结构，缓冲其内腔在长期充放电循环中因产生的热量而导致的体积膨胀，并使充放电产生的热量能随多孔结构迅速传递到电池外壳，以提升散热效果，从而有利于电池的安全性能，还能使其具有过多的面积与电解液反应，提高能量密度，并确保电子畅通的传输路径，以提升充放电效率，且由于无需设置集流体，还减少了铜箔和隔膜的使用。
实施例三
本发明实施例提供了一种锂离子电池，如附图1所示，包括实施例二所述的锂离子电池负极。
相较于现有技术，本实施例中的锂离子电池通过使用实施例二中的锂离子电池负极，从而可以通过电极层的多孔结构，缓冲其内腔在长期充放电循环中因产生的热量而导致的体积膨胀，并使充放电产生的热量能随多孔结构迅速传递到电池外壳，以提升散热效果，从而有利于电池的安全性能，还能使其具有过多的面积与电解液反应，提高能量密度，并确保电子畅通的传输路径，以提升充放电效率，且由于无需设置集流体，还减少了铜箔和隔膜的使用。
以上实施例仅为清楚说明本发明所作的举例，并非对实施方式的限定；本发明的范围包括并不限于上述实施例，凡是按照本发明的形状、结构所作的等效变化均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种锂离子电池负极的制备方法，其特征在于，包括步骤：
将配置完成的导电浆注入3D打印机中，所述导电浆包括碳粉、粘结剂、甘油以及导电剂；
通过所述3D打印机依次打印出若干层网格状的电极层；
将若干层所述电极层依次叠加得到锂离子电池负极。
2.如权利要求1所述锂离子电池负极的制备方法，其特征在于，若干层所述电极层的结构相同。
3.如权利要求1所述的锂离子电池负极的制备方法，其特征在于，所述电极层的打印步骤包括：
通过所述3D打印机的喷嘴沿第一方向进行往复运动；
当所述喷嘴沿所述第一方向运动结束后，再通过所述喷嘴沿垂直于所述第一方向的第二方向进行往复运动，直至所述喷嘴沿所述第二方向运动结束，从而得到所述电极层；所述喷嘴沿所述第一方向和所述第二方向运动的同时挤出油墨线。
4.如权利要求3所述的锂离子电池负极的制备方法，其特征在于，所述油墨线的厚度为30微米至100微米，宽度为100微米至500微米。
5.如权利要求3所述的锂离子电池负极的制备方法，其特征在于，所述喷嘴通过所述3D打印机内输出的气压挤出所述油墨线。
6.如权利要求1至5任一项所述锂离子电池负极的制备方法，其特征在于，所述3D打印机的基板具有90摄氏度至120摄氏度的加热功能，所述3D打印机的腔室内具有恒温热风循环功能。
7.如权利要求1至5任一项所述锂离子电池负极的制备方法，其特征在于，若干层所述电极层中的网格孔在依次叠加后一一对应。
8.如权利要求1至5任一项所述锂离子电池负极的制备方法，其特征在于，若干层所述电极层的其中一层包括极耳，具有所述极耳的所述电极层在叠加时设置在外侧。
9.一种锂离子电池负极，其特征在于，所述锂离子电池负极由权利要求1至8任一项所述的锂离子电池负极的制备方法制备得到。
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括权利要求9所述的锂离子电池负极。
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