一种大规模制备金属锂颗粒电极片的方法技术

本发明专利技术提供一种大规模制备金属锂颗粒电极片的方法，包括如下步骤：采用超声分散，将金属锂颗粒分散在丁苯橡胶/甲苯溶液中，得到金属锂颗粒悬浮液；将金属锂颗粒悬浮液均匀涂布到石墨电极片表面；在氩气保护下，加热干燥2h，除去石墨电极片中含有的甲苯溶液，获得干燥的、均一性良好的金属锂颗粒/石墨电极片。本发明专利技术可获得均一性良好的金属锂颗粒/石墨电极片，可实现金属锂颗粒在电极片上的均匀分散，方法简单，便于大规模产业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电化学材料制造
，具体涉及一种大规模制备金属锂颗粒电极片的方法。
技术介绍
1991年索尼公司首次将锂离子电池进行商业化，从此打开了全球范围内锂离子电池材料的研究热潮。由于锂离子电池具有能量密度高、重量轻和寿命长等特点，作为移动设备的电源广受欢迎。但是，就锂离子电池本身的能量密度而言，其容量的大小与电极材料种类密切相关。开发高容量的电极材料一直是全球范围内锂离子电池工作者的核心工作之一。石墨是当前广泛应用于锂离子电池的负极材料，由于其仅有372mAh/g的理论容量，从而制约了电池的能量密度。金属锂负极材料具有非常诱人的应用前景，因为其理论容量密度达到3650mAh/g，是传统石墨电极理论容量的10倍，是建立高能量密度的锂离子电池系统最佳备选材料之一。在锂离子电极材料涂布到集流体(电极片)过程中，传统的方法是采用聚偏氟乙烯(PVDF)与N-甲基吡咯烷酮/油性(NMP)或者羧甲基纤维素钠(CMC)与水(水溶性)混合得到粘度较高的溶液，并将活性材料均匀分散到上述溶液中，再将其在集流体上进行均匀涂布。而在本体系中，由于金属锂颗粒具有非常大的化学反应活性，能与周围环境中的氧气、水蒸气、氮气等发生副反应造成锂损失，且极易与极性溶剂发生反应。因此，需要寻找一种新的方法来制备金属锂颗粒电极片，以便克服现有技术的不足。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种大规模制备金属锂颗粒电极片的方法，采用将金属锂颗粒均匀分散到丁苯橡胶(SBR)/甲苯溶液中，再涂布到石墨电极片上，获得均一性良好的金属锂颗粒/石墨电极片，可实现金属锂颗粒在石墨电极片上的均匀分散，方法简单，便于大规模产业化生产。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种大规模制备金属锂颗粒电极片的方法，包括如下步骤：1)采用超声仪进行分散，将金属锂颗粒均匀分散在丁苯橡胶/甲苯溶液中，得到金属锂颗粒悬浮液；2)将步骤1)的金属锂颗粒悬浮液均匀涂布到石墨电极片表面；3)在氩气保护下，加热干燥2h，除去石墨电极片中含有的甲苯溶液，获得干燥的、均一性良好的金属锂颗粒/石墨电极片。根据以上方案，所述丁苯橡胶/甲苯溶液中丁苯橡胶的质量浓度为2％，此时混合液粘度为8厘泊·秒(cPs)，金属锂粉能在其中均匀分散成悬浮液，保持在10分钟内不分层，十分有利于料浆涂布。当丁苯橡胶质量浓度为4％时，其粘度达到17厘泊·秒(cPs)，6％、8％时更高，体系粘度太大不利于涂布过程的进行。根据以上方案，所述涂布包括涂布机涂布、喷涂器涂布。根据以上方案，所述涂布机涂布的方法为：采用涂布机进行均匀涂覆，将涂布机的刮刀匀速通过石墨电极片，使得金属锂颗粒/丁苯橡胶/甲苯溶液在石墨电极片表面均匀分散。根据以上方案，所述喷涂器涂布的方法为：将喷涂器接入氩气钢瓶并连接减压阀门，利用高速氩气作为媒介，将金属锂颗粒/丁苯橡胶/甲苯溶液以喷雾的方式喷在石墨电极片表面，使得金属锂颗粒/丁苯橡胶/甲苯溶液在石墨电极片表面均匀分散。根据以上方案，所述干燥时的温度为60℃。由于氩气保护的干燥箱内依然存在痕量的氧气和水分，如果温度过高，例如80℃，或造成锂粉被氧化；温度过低，例如40℃，会不利于正己烷在干燥过程中的快速挥发；通过采用60℃进行干燥，可有效将电极片的水分控制到500ppm以内，在此水分浓度下干燥效果较好。本专利技术使用的丁苯橡胶、甲苯、金属锂粉都是非极性物质，三者在一起能够稳定存在而不发生副反应。在超声波的作用下，金属锂粉在2％的SBR/甲苯溶液中发生剧烈震动，加强了其分散效果，最终获得均匀性较高的料浆，以便进行极片涂布。本专利技术以质量分数为2％的SBR/甲苯溶液为粘结剂，然后将金属锂颗粒分散到其中，形成均匀性较好的悬浮液，并保持10分钟内不分层，然后采用涂布机或喷涂器涂覆的方法将含有锂粉的悬浮液均匀涂覆在电极片表面，获得均一性良好的金属锂颗粒电极片。电极片的平整度可控制得非常好，扫描SEM显微镜下可见局部高度差控制在30微米以内。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用将金属锂颗粒均匀分散到丁苯橡胶/甲苯溶液中，再涂布到石墨电极片上，获得均一性良好的金属锂颗粒/石墨电极片，可实现金属锂颗粒在电极片上的均匀分散，方法简单，便于大规模产业化生产。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案进行说明。实施例1：本专利技术提供一种大规模制备金属锂颗粒电极片的方法，包括如下步骤：1)采用超声分散，将金属锂颗粒分散在质量浓度为2％的丁苯橡胶/甲苯溶液中，得到金属锂颗粒悬浮液；2)将金属锂颗粒悬浮液转移到铜片电极片表面：采用涂布机进行均匀涂覆，将涂布机的刮刀匀速通过石墨电极片，使得金属锂颗粒/丁苯橡胶/甲苯溶液在石墨电极片表面均匀分散；3)在氩气保护下，60℃干燥2h，除去石墨电极片中含有的甲苯溶液，获得干燥的、均一性良好的金属锂颗粒/石墨电极片。实施例2：本专利技术提供一种大规模制备金属锂颗粒电极片的方法，包括如下步骤：1)采用超声分散，将金属锂颗粒分散在质量浓度为2％的丁苯橡胶/甲苯溶液中，得到金属锂颗粒悬浮液；2)将金属锂颗粒悬浮液采用喷涂器的方法进行涂覆：将喷涂器接入氩气钢瓶并连接减压阀门，利用高速氩气作为媒介，将金属锂颗粒/丁苯橡胶/甲苯溶液以喷雾的方式喷在石墨电极片表面，使得金属锂颗粒/丁苯橡胶/甲苯溶液在石墨电极片表面均匀分散；3)在氩气保护下，60℃干燥2h，除去石墨电极片中含有的甲苯溶液，获得干燥的、均一性良好的金属锂颗粒/石墨电极片。上实施例仅用以说明而非限制本专利技术的技术方案，尽管上述实施例对本专利技术进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：可以对本专利技术进行修改或者同等替换，但不脱离本专利技术精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本专利技术的权利要求范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大规模制备金属锂颗粒电极片的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)采用超声仪进行分散，将金属锂颗粒均匀分散在丁苯橡胶/甲苯溶液中，得到金属锂颗粒悬浮液；2)将步骤1)的金属锂颗粒悬浮液均匀涂布到石墨电极片表面；3)在氩气保护下，加热干燥2h，除去石墨电极片中含有的甲苯溶液，获得干燥的、均一性良好的金属锂颗粒/石墨电极片。

【技术特征摘要】
1.一种大规模制备金属锂颗粒电极片的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)采用超声仪进行分散，将金属锂颗粒均匀分散在丁苯橡胶/甲苯溶液中，得到金属锂颗粒悬浮液；2)将步骤1)的金属锂颗粒悬浮液均匀涂布到石墨电极片表面；3)在氩气保护下，加热干燥2h，除去石墨电极片中含有的甲苯溶液，获得干燥的、均一性良好的金属锂颗粒/石墨电极片。2.根据权利要求1所述的大规模制备金属锂颗粒电极片的方法，其特征在于，所述丁苯橡胶/甲苯溶液中丁苯橡胶的质量浓度为2％。3.根据权利要求1所述的大规模制备金属锂颗粒电极片的方法，其特征在于，所述涂布包括涂布机涂布、喷涂器涂布。4.根据权利要求1或3...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴黎明，葛曜闻，
申请(专利权)人：武汉理工力强能源有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42