一种应用于柔性固态锂电池的正极极片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了本发明专利技术一种应用于柔性固态锂电池的正极极片，其特征在于：此正极极片由以下材料制成，包括：活性物质，快离子导体，导电剂，成膜剂，锂盐以及溶剂，本发明专利技术还公开了浆料制备、涂布烘烤、集流体制备、保存。本发明专利技术所达到的技术效果是：按照上述方法所制备的极片，可自支撑成膜具有很好的柔性，同时快离子导体、和成膜剂混合的锂盐均匀分散在极片中，能够很好的提供锂离子通道，使极片在不需要电解液的情况下就有很好的离子导电性能，因此这种极片适合应用于固态锂离子电池中。

A cathode electrode for a flexible solid lithium battery and its preparation method

As the invention discloses a flexible application in solid state lithium battery pole piece, which is characterized in that the positive plate is composed of the following materials, including active substances, fast ion conductor, conductive agent, film-forming agent, lithium salt and solvent, the invention also discloses the preparation of slurry, coating, baking in fluid preparation, preservation. The technical effect of the invention is: according to the above method for pole piece preparation, self supporting film with good flexibility, and fast ion conductor, and a lithium salt mixture evenly dispersed in the membrane electrode plate, lithium ion channels can provide very good, the pole piece is not needed to the case there is electrolyte ion conductive good performance, so it is suitable for application in solid state electrodes in lithium ion batteries.

【技术实现步骤摘要】
一种应用于柔性固态锂电池的正极极片及其制备方法
本专利技术涉及新能源锂电领域，涉及一种应用于柔性固态锂电池的正极极片，尤其涉及一种应用于柔性固态锂电池的正极极片的制备方法。
技术介绍
近年来智能终端设备不断发展，更新换代的速度越来越快，器件和设备的柔性化一直是产品开发人员和消费者所共同追求的目标，在柔性显示、和柔性可穿戴设备领域近年来取得了不小的技术进步，然而伴随柔性设备的柔性电池一直未能真正的实现柔性化，这极大了限制了柔性产品的开发。锂离子二次电池因其具有可充电、能量密度高、寿命长等优点而被广泛应用，但是柔性锂离子二次电池仍然没有成功的产品开发出来。其中一个最主要的原因就是目前还没有制备出具有很好柔性的正极极片，传统的正极极片在弯折、扭曲过程中活性物质极易从集流体上剥落，这样导致了电池在弯折、扭曲后性能急剧下降，甚至会产生安全问题。固态锂离子电池相比于传统的液态锂离子电池由于采用了固态电解质代替电解液，更安全，能量密度更高，同时由于固态电解质可以是具有柔韧性非常好的聚合物膜，因而具有可柔性化的特点。目前固态柔性电池一般是采用在柔性基材上依次镀上正极材料、电解质材料和负极材料这种镀膜的方式制备，这样制备的电池虽然具有一定的柔性，但是容量小，而且成本偏高。要想制备出大容量、低成本的柔性固态电池，柔性极片的制备是关键。
技术实现思路
本专利技术的目的是：针对上述不足，提供一种应用于柔性固态锂电池的正极极片及其制备方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种应用于柔性固态锂电池的正极极片，此正极极片由以下材料制成，包括：活性物质，快离子导体，导电剂，成膜剂，锂盐以及溶剂。所述活性物质为钴酸锂，磷酸亚铁锂，三元正极材料中的一种，其质量占比为80％-95％。所述快离子导体为锂镧锆氧，锂镧锆钽氧，锂镧钛氧，掺铝的锂镧钛氧等无机快离子导体材料中的一种，粉体粒径为0.3微米～1微米，质量占比为1％-5％。所述导电剂为乙炔黑，碳纤维，碳纳米管，石墨烯其中的一种或者几种的混合物，质量占比为1％-5％。所述成膜剂为聚氧化乙烯，聚偏氟乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或其中两种按比例的混合物，质量占比为1％-10％。所述锂盐为Li-TFSI，LiClO4，LiPF6，LiBO4，LiAsF6中的一种，质量占比为1％-8％。所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮溶剂，其中溶剂中由活性物质，快离子导体，导电剂，成膜剂组成的固体材料占比为30％-50％。一种应用于柔性固态锂电池的正极极片的制备方法，其特征在于：步骤一、浆料制备：将成膜剂溶入到溶剂中，进行搅拌溶解，待其溶解后，加入导电剂，进行搅拌分散后，加入快离子导体继续进行分散搅拌，分散均匀以后加入活性物质，再进行充分搅拌，之后将得到的浆料再加入剩余的溶剂中，调节其固体含量的质量比为30％-50％，黏度为10000，最后加入锂盐进行搅拌；步骤二、涂布烘烤：将制备好的浆料进行涂布，涂布基材选择离型膜，涂布环境控制湿度露点在-20°以下，然后经过烘烤成膜，烘烤分为80℃烘烤、110℃烘烤，130℃烘烤，80℃四个阶段进行烘烤，烘烤时间分别为1min，3min，5min和3min；步骤三、集流体制备：将烘干后的极片与离型膜进行分离，分离后的极片膜利用蒸镀的方法在膜材的一面镀上一层集流体，厚度为100纳米；步骤四、保存：将制备好的极片进行真空密封保存，等待备用。所述离型膜为PET离型膜，表面处理后的铝箔，表面处理后的铜箔中的一种。所述集流体可以是铂、金和铝中的一种。与现有技术相比，本专利技术所达到的技术效果是：按照上述方法所制备的极片，可自支撑成膜，具有很好的柔性，同时快离子导体、和成膜剂混合的锂盐均匀分散在极片中，能够很好的提供锂离子通道，使极片在不需要电解液的情况下就有很好的离子导电性能，因此这种极片适合应用于固态锂离子电池中。附图说明图1为制备柔性固态锂电池的0.1C的充放电曲线。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述：实施例一：本专利技术一种应用于柔性固态锂电池的正极极片，此正极极片由以下材料制成，包括：活性物质，快离子导体，导电剂，成膜剂，锂盐以及溶剂。所述活性物质为磷酸亚铁锂，其质量占比为80％。所述快离子导体为锂镧锆氧，粉体粒径为0.3微米，质量占比为5％。所述导电剂为碳纤维，质量占比为5％。所述成膜剂为聚氧化乙烯，质量占比为5。所述锂盐为LiClO4，质量占比为5。所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮溶剂，其中溶剂中由磷酸亚铁锂，锂镧锆氧，碳纤维，聚氧化乙烯组成的固体材料占比为30％。一种应用于柔性固态锂电池的正极极片的制备方法，其特征在于：步骤一、浆料制备：将聚氧化乙烯溶入到N-甲基吡咯烷酮溶剂中，进行搅拌溶解，待其溶解后，加入碳纤维，进行搅拌分散后，加入锂镧锆氧继续进行分散搅拌，分散均匀以后加入活性物质，再进行充分搅拌，之后将得到的浆料再加入剩余的N-甲基吡咯烷酮溶剂中，调节其固体含量的质量比为30％，黏度为10000，最后加入LiClO4进行搅拌；步骤二、涂布烘烤：将制备好的浆料进行涂布，涂布基材选择离型膜，涂布环境控制湿度露点在-20°以下，然后经过烘烤成膜，烘烤分为80℃烘烤、110℃烘烤，130℃烘烤，80℃四个阶段进行烘烤，烘烤时间分别为1min，3min，5min和3min；步骤三、集流体制备：将烘干后的极片与离型膜进行分离，分离后的极片膜利用蒸镀的方法在膜材的一面镀上一层集流体，厚度为100纳米；步骤四、保存：将制备好的极片进行真空密封保存，等待备用。所述离型膜为PET离型膜。所述集流体是铂。实施例二：本专利技术一种应用于柔性固态锂电池的正极极片，此正极极片由以下材料制成，包括：活性物质，快离子导体，导电剂，成膜剂，锂盐以及溶剂。所述活性物质为三元正极材料，其质量占比为83％。所述快离子导体为锂镧锆钽氧，粉体粒径为0.4微米，质量占比为1％。所述导电剂为碳纳米管，质量占比为1％。所述成膜剂为聚偏氟乙烯，质量占比为10％。所述锂盐为LiPF6，质量占比为5％。所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮溶剂，其中溶剂中由活性物质，快离子导体，导电剂，成膜剂组成的固体材料占比为40％。一种应用于柔性固态锂电池的正极极片的制备方法，其特征在于：步骤一、浆料制备：将聚偏氟乙烯溶入到N-甲基吡咯烷酮溶剂中，进行搅拌溶解，待其溶解后，加入碳纳米管，进行搅拌分散后，加入锂镧锆钽氧继续进行分散搅拌，分散均匀以后加入三元正极材料，再进行充分搅拌，之后将得到的浆料再加入剩余的N-甲基吡咯烷酮溶剂中，调节其固体含量的质量比为40％，黏度为10000，最后加入LiPF6进行搅拌；步骤二、涂布烘烤：将制备好的浆料进行涂布，涂布基材选择离型膜，涂布环境控制湿度露点在-20°以下，然后经过烘烤成膜，烘烤分为80℃烘烤、110℃烘烤，130℃烘烤，80℃四个阶段进行烘烤，烘烤时间分别为1min，3min，5min和3min；步骤三、集流体制备：将烘干后的极片与离型膜进行分离，分离后的极片膜利用蒸镀的方法在膜材的一面镀上一层集流体，厚度为100纳米；步骤四、保存：将制备好的极片进行真空密封保存，等待备用。所述离型膜为表面处理后的铝箔。所述集流体是金。实施例三：本专利技术一种应用于柔性固态锂电池的正极极片，此正极极片由以下材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于柔性固态锂电池的正极极片，其特征在于：此正极极片由以下材料制成，包括：活性物质，快离子导体，导电剂，成膜剂，锂盐以及溶剂。

【技术特征摘要】
1.一种应用于柔性固态锂电池的正极极片，其特征在于：此正极极片由以下材料制成，包括：活性物质，快离子导体，导电剂，成膜剂，锂盐以及溶剂。2.根据权利要求1所述的一种应用于柔性固态锂电池的正极极片，其特征在于：所述活性物质为钴酸锂，磷酸亚铁锂，三元正极材料中的一种，其质量占比为80％-95％。3.根据权利要求1所述的一种应用于柔性固态锂电池的正极极片，其特征在于：所述快离子导体为锂镧锆氧，锂镧锆钽氧，锂镧钛氧，掺铝的锂镧钛氧中的一种，粉体粒径为0.3微米～1微米，质量占比为1％-5％。4.根据权利要求1所述的一种应用于柔性固态锂电池的正极极片，其特征在于：所述导电剂为乙炔黑，碳纤维，碳纳米管，石墨烯其中的一种或者几种的混合物，质量占比为1％-5％。5.根据权利要求1所述的一种应用于柔性固态锂电池的正极极片，其特征在于：所述成膜剂为聚氧化乙烯，聚偏氟乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或其中两种按比例的混合物，质量占比为1％-10％。6.根据权利要求1所述的一种应用于柔性固态锂电池的正极极片，其特征在于：所述锂盐为Li-TFSI，LiClO4，LiPF6，LiBO4，LiAsF6中的一种，质量占比为1％-8％。7.根据权利要求1至6中任意一所述的一种应用于柔性固态锂电池的正极极片，其特征在于：所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯玉川，李峥，何泓材，何朝凌，杨帆，南策文，
申请(专利权)人：清陶昆山能源发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32