石墨化碳纳米管柔性膜可折叠电池的制备方法技术

一种石墨化碳纳米管柔性膜可折叠电池的制备方法，包括石墨化碳纳米管柔性膜的制备，正极极片制备，将石墨化碳纳米管柔性膜直接用作负极极片，然后在铝塑膜内按照正极极片、隔膜、负极极片的顺序依次堆叠，注入电解液，抽真空封装成型；外部留有正负极极耳。本发明专利技术石墨化碳纳米管柔性膜具有很好的柔韧性并可直接用作负极极片；涂覆活性材料(锰酸锂等)后作为正极极片，电池中没有金属集流体，可折叠，具有轻薄的特点，且厚度可以具体调节，可广泛应用于具有外形要求的电子器件上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种石墨化碳纳米管柔性膜为集流体兼负极的柔性可折叠锂离子电池。
技术介绍
可折叠电池具有柔性可弯曲、便于携带、易于嵌入等特点，可内置于弹性表带、智能手表等微型电子器件中。在过去的十年里，研究人员在可伸展电子产品设计方面已经取得了很大的进步，目前能够适应各种弯曲或活动的表面和外形，比如人的身体表面。美国亚利桑那州立大学机械和航空航天工程学院负责可弯曲电池研究的姜汉卿（音译）教授研制出了早期的一款可折叠电池。另外由申请号为201410702272.6的专利也提供了一种可折叠锂离子电池的制作方法。而本专利技术也提供了一种可折叠电池的制备方法，但不同的是负极为石墨化碳纳米管柔性膜，且正极材料也由石墨化碳纳米管柔性膜承载。此种电池结构是一种新型的薄膜型可折叠锂离子电池组成方式。石墨化碳纳米管柔性膜是一种导电、导热性能优异的柔性膜，通过石墨化处理技术，使膜的内部结构更加完善，碳纳米管的纯度、结晶度、石墨化度均得到极大提高。借助石墨化碳纳米管柔性膜作为基底材料，与电极材料复合，能大大改善界面性能。并且，代替了传统金属基集流体，减轻电池重量，提升电池能量密度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种石墨化碳纳米管柔性膜可折叠电池的制备方法，借助石墨化碳纳米管柔性膜的导电、导热、界面性能优异的特点，开发一种新型结构的轻薄型可折叠柔性锂离子二次电池。本专利技术是涉及一种石墨化碳纳米管柔性膜为集流体兼负极的柔性可折叠锂离子电池。本专利技术是通过以下技术方案实现的。本专利技术所述的石墨化碳纳米管柔性膜可折叠电池的制备方法，包括以下步骤。（1）将晶须状碳纳米管球磨后，添加碳纳米管重量5%的粘结剂，在NMP溶剂中均匀分散制成悬浮液，碳纳米管在悬浮液中的重量比约为1~10%。将悬浮液涂覆于铝箔或者铜箔基底上，烘干，用硫酸酸或强碱作为腐蚀剂，腐蚀基底，制得碳纳米管初始膜。再石墨化处理，滚压后成石墨化碳纳米管柔性膜。所述的粘结剂为：丁苯橡胶（SBR）、羧甲基纤维素（CMC）或聚偏氟乙烯（PVDF）；溶剂为：乙醇、去离子水、NMP（N-甲基吡咯烷酮）或丙酮。（2）正极极片制备。将锰酸锂（磷酸铁锂、钴酸锂等）、碳纳米管、PVDF按重量比85~94:1~5:5~10混合，以NMP为溶剂，调节碳纳米管量为1~10%，真空高速搅拌1~10h。将制好的浆料涂覆于石墨化碳纳米管柔性膜上，烘干，裁切成正极极片。（3）本专利技术步骤（1）所制备石墨化碳纳米管柔性膜直接用作负极极片。（4）在铝塑膜内按照正极极片、隔膜、负极极片的顺序依次堆叠，注入电解液，抽真空封装成型。外部留有正负极极耳。本专利技术石墨化碳纳米管柔性膜具有很好的柔韧性并可直接用作负极极片；涂覆活性材料(锰酸锂等)后作为正极极片，电池中没有金属集流体，可折叠，具有轻薄的特点，且厚度可以具体调节。可广泛应用于具有外形要求的电子器件上。具体实施方式本专利技术通过以下实施例作进一步说明。本专利技术实施例所用的碳纳米管为中国专利ZL201210067937.1、ZL201210304345.7所制备的。实施例1。（1）将10g碳纳米管（CNTs）球磨处理，加入CNTs重量5%的PVDF，配置成碳纳米管含量5%的NMP悬浮液，涂覆于铝箔基底上，烘干，以盐酸腐蚀铝箔，制得初始膜，再石墨化处理，滚压后成石墨化碳纳米管柔性膜。（2）正负极极片制备。将锰酸锂：碳纳米管：PVDF按重量比92:3:5混合，以NMP为溶剂，调节固含量为5%，真空高速搅拌5h。将制好的活性浆料涂覆于石墨化碳纳米管柔性膜上，烘干，裁切成正极极片。石墨化碳纳米管柔性膜作为负极。（3）在铝塑膜内按照正极极片，隔膜，负极的顺序依次堆叠，注入电解液，抽真空封装成型。外部留有正负极极耳。实施例2。（1）将10g碳纳米管（CNTs）球磨处理，加入CNTs重量5%的PVDF，配置成固含量为8%的NMP悬浮液，涂覆于铝箔基底上，烘干，以盐酸腐蚀铝箔，制得初始膜，再石墨化处理，滚压后成石墨化碳纳米管柔性膜。（2）正负极极片制备。将镍钴锰酸锂：碳纳米管：PVDF按重量比87:5:8混合，以NMP为溶剂，调节固含量为6%，真空高速搅拌8h。将制好的活性浆料涂覆于石墨化碳纳米管柔性膜上，烘干，裁切成正极极片。石墨化碳纳米管柔性膜作为负极。（3）在铝塑膜内按照正极极片，隔膜，负极的顺序依次堆叠，注入电解液，抽真空封装成型。外部留有正负极极耳。实施例3。（1）将10g碳纳米管（CNTs）球磨处理，加入CNTs重量5%的PVDF，配置成固含量为3%的悬浮液，涂覆于铝箔基底上，烘干，以盐酸腐蚀铝箔，制得初始膜，再石墨化处理，滚压后成石墨化碳纳米管柔性膜。（2）正负极极片制备。将磷酸铁锂：碳纳米管：PVDF按重量比83:7:10混合，以NMP为溶剂，调节固含量为7%，真空高速搅拌10h。将制好的活性浆料涂覆于石墨化碳纳米管柔性膜上，烘干，裁切成正极极片。石墨化碳纳米管柔性膜作为负极。（3）在铝塑膜内按照正极极片，隔膜，负极的顺序依次堆叠，注入电解液，抽真空封装成型。外部留有正负极极耳。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨化碳纳米管柔性膜可折叠电池的制备方法，其特征是包括以下步骤：（1）将晶须状碳纳米管球磨后，添加碳纳米管重量5%的粘结剂，在NMP溶剂中均匀分散制成悬浮液，碳纳米管在悬浮液中的重量比约为1~10%；将悬浮液涂覆于铝箔或者铜箔基底上，烘干，用硫酸酸或强碱作为腐蚀剂，腐蚀基底，制得碳纳米管初始膜；再石墨化处理，滚压后成石墨化碳纳米管柔性膜；所述的粘结剂为：丁苯橡胶、羧甲基纤维素或聚偏氟乙烯；溶剂为：乙醇、去离子水、N‑甲基吡咯烷酮或丙酮；（2）正极极片制备：将锰酸锂或磷酸铁锂或钴酸锂、碳纳米管、聚偏氟乙烯按重量比85~94:1~5:5~10混合，以N‑甲基吡咯烷酮为溶剂，调节碳纳米管量为1~10%，真空高速搅拌1~10h；将制好的浆料涂覆于石墨化碳纳米管柔性膜上，烘干，裁切成正极极片；（3）本专利技术步骤（1）所制备石墨化碳纳米管柔性膜直接用作负极极片；（4）在铝塑膜内按照正极极片、隔膜、负极极片的顺序依次堆叠，注入电解液，抽真空封装成型；外部留有正负极极耳。

【技术特征摘要】
1.一种石墨化碳纳米管柔性膜可折叠电池的制备方法，其特征是包括以下步骤：（1）将晶须状碳纳米管球磨后，添加碳纳米管重量5%的粘结剂，在NMP溶剂中均匀分散制成悬浮液，碳纳米管在悬浮液中的重量比约为1~10%；将悬浮液涂覆于铝箔或者铜箔基底上，烘干，用硫酸酸或强碱作为腐蚀剂，腐蚀基底，制得碳纳米管初始膜；再石墨化处理，滚压后成石墨化碳纳米管柔性膜；所述的粘结剂为：丁苯橡胶、羧甲基纤维素或聚偏氟乙烯；溶剂为：乙醇、去离子水、N-甲基吡咯...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓刚，邱志文，陈珑，蔡满园，刘珍红，王杰，陈玮，李旭，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西;36