电极制备方法、电极以及电池技术

本公开提供了一种电极制备方法、电极以及电池。所述电极制备方法包括：提供电极材料；将所述的电极材料转移到印版上；以及利用丝网印刷技术将所述电极材料印刷在基底上，制备所述电极。本公开电极制备方法、电极以及电池，工艺简单、印刷图案和形式多样化，可大规模生产，可广泛应用于锂离子电池、钠离子电池、金属锂二次电池、超级电容器等清洁能源领域。

Electrode preparation methods, electrodes and batteries

【技术实现步骤摘要】
电极制备方法、电极以及电池
本公开属于能源领域，具体是涉及一种电极制备方法、电极以及电池。
技术介绍
随着社会和经济的不断发展，人们在便携式电子设备、智能可穿戴设备、柔性透气等领域对电子器件的需求越来越大，对使用寿命和性能的要求也越来越高。与传统化石燃料相比，金属-空气电池具有高能量密度，是最接近化石能源能量密度的一种电池体系，而且具有清洁、环境友好、成本低等优势，所以近年来受到广泛的研究和关注。传统的电极材料涂覆方式很难做到表面均一，导致正极催化剂材料分布不均匀，影响催化剂的催化效果，从而影响电池的循环寿命。而且传统的电极制备方式很难实现大规模产业化生产。所以，如何得到表面均一，实现电极的大规模生产，是当前金属空气电池和超级电容器所面临的挑战。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决上述技术问题，本公开提供一种电极制备方法、电极以及电池，其工艺简单、印刷图案和形式多样化，可大规模生产，可广泛应用于锂离子电池、钠离子电池、金属锂二次电池(包括锂硫电池，金属-空气电池)、超级电容器等清洁能源领域。(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供了一种电极制备方法，包括：提供电极材料；将所述的电极材料转移到印版上；以及利用丝网印刷技术将所述电极材料印刷在基底上，制备所述电极。在一些实施例中，所述电极为锂离子电池用电极，所述提供电极材料的步骤包括：将电极活性材料、导电剂和粘结剂混合均匀；以及将混合后的所述电极活性材料、导电剂和粘结剂用溶剂进行调浆，得到所述电极材料。在一些实施例中，所述电极活性材料为磷酸铁锂、钛酸锂或石墨，所述导电剂为科琴黑(KB)或碳黑(SP)，所述粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯(PTFE)；所述溶剂为水、乙醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)或N，N-二甲基甲酰胺(DMF)。在一些实施例中，电极活性材料、导电剂与粘结剂三者的质量比为8∶1∶1。在一些实施例中，所述电极为金属-空气电池用电极，所述提供电极材料的步骤包括：利用碳黑(superP)电极催化剂或碳纳米管电极催化剂形成电极材料。在一些实施例中，所述碳黑(superP)电极催化剂由碳黑和N-甲基吡咯烷酮(NMP)构成；所述碳纳米管的电极催化剂为水性碳纳米管。在一些实施例中，所述的电极制备方法，还包括：将制备的所述电极放在干燥箱中进行干燥处理；以及对干燥处理后的所述电极进行裁剪。在一些实施例中，所述将制备的所述电极放在干燥箱中进行干燥处理的步骤包括：将涂覆好的电极放在鼓风干燥箱中进行第一次干燥处理，以及待电极表面溶剂蒸干后转移到真空干燥箱中进行第二次干燥处理。本公开还提供了一种电极，包括：基底及位于基底上的电极材料；其中，所述电极采用所述的制备方法形成。在一些实施例中，所述基底为碳纸，碳毡、碳布、铝箔、铜箔或纳米纤维隔膜。本公开还提供了一种电池，其包括所述的电极，还包括集流体，电解液以及隔膜。在一些实施例中，所述电池为锂离子电池、钠离子电池或金属锂二次电池。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开电极制备方法、电极以及电池至少具有以下有益效果其中之一：(1)本公开采用丝网印刷技术制备电池电极，工艺简单，可大规模生产，有极大的产业化前景。(2)本公开电极及其制备方法，基底材料选材广泛，可实现基底多样化。(3)丝网印刷电极可用于锂离子电池、钠离子电池、金属-空气电池、超级电容器等方面，应用面广。(4)本公开制备方法可以不采用粘结剂，制备得到不包含粘结剂的电极，增大电极的利用率。(5)本公开可以制备得到具有柔性、透气的电极，从而可用于柔性电池的制备，在传感器方面也有很好的应用。(6)本公开制备方法工艺成熟、成本低、实用性强。附图说明图1依据本公开电极制备方法流程图。图2为基于柔性透气电池电极的加工过程示意图；图3为丝网印刷印版的平面结构示意图。图4为本公开中制备的磷酸铁锂(LiFePO4)的锂离子电池的充放电曲线及循环性能图。图5为本公开中制备的碳黑(superP)作为锂空气电池催化剂的首次充放电曲线。图6为本公开中制备的碳纳米管(CNT)作为锂空气电池催化剂的首次充放电曲线。图7为依据本公开实施例电池结构示意图。【符号说明】1-刷子；2-印版；3-基底；4-印版孔；5-正极集流体；6-正极；7-电解液；8-隔膜；9-负极；10-负极集流体。具体实施方式为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属
中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本公开的保护范围。为了克服上述问题，本公开提供一种电极制备方法，其应用范围相当广泛，可用于锂离子电池、钠离子电池、金属锂二次电池(包括锂硫电池，金属-空气电池)、超级电容器等清洁能源领域。图1为本公开电极制备方法流程图。如图1所示，所述电极制备方法，包括：S1，提供电极材料；S2，将所述的电极材料转移到印版上；以及S3，利用丝网印刷技术将电极材料印刷在基底上，制备所述电极。进一步的，所述电极制备方法还包括：S4，将制备的所述电极放在干燥箱中进行干燥处理；以及S5，将干燥处理后的电极进行裁剪。其中，所述电极为锂离子电池用电极，所述提供电极材料的步骤包括：将电极活性材料、导电剂和粘结剂混合均匀；以及将混合后的所述电极活性材料、导电剂和粘结剂用溶剂进行调浆，得到所述电极材料。具体的，所述电极活性材料可为磷酸铁锂、钛酸锂或石墨；所述导电剂为科琴黑(KB)或碳黑(SP)，所述粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯(PTFE)；所述溶剂为水、乙醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)或N，N-二甲基甲酰胺(DMF)。电极活性材料、导电剂与粘结剂三者的质量比可为8∶1∶1。所述电极还可以为金属-空气电池用电极，所述提供电极材料的步骤包括：利用碳黑(superP)电极催化剂或碳纳米管电极催化剂形成电极材料。所述碳黑(superP)电极催化剂由碳黑和N-甲基吡咯烷酮(NMP)构成；所述碳纳米管的电极催化剂为水性碳纳米管。所述将制备的所述电极放在干燥箱中进行干燥处理的步骤可包括：将涂覆好的电极放在鼓风干燥箱中进行第一次干燥处理，以及待电极表面溶剂蒸干后转移到真空干燥箱中进行第二次干燥处理。由此经过两次干燥处理可以避免在电极上产生气泡，影响电池的性能。在一具体实施例中，采用所述电极制备方法来制备锂离子电池电极，其具体步骤如下：(1)将160mg电极活性材料磷酸铁锂，20mg导电剂SP和20mg粘结剂PVDF用研钵均匀混合，三者的质量比为8∶1∶1，用8ml溶剂(6-10ml)进行调浆，得到电极材料(也称浆料)，所述溶剂为水、乙醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)或N，N-二甲基甲酰胺(DMF)等。另外，所述电极活性材料还可以为钛酸锂或石墨；所述导电剂还可以为KB；所述粘结剂还可以为PTFE。需要说明的是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电极制备方法，包括：提供电极材料；将所述的电极材料转移到印版上；以及利用丝网印刷技术将所述电极材料印刷在基底上，制备所述电极。

【技术特征摘要】
1.一种电极制备方法，包括：提供电极材料；将所述的电极材料转移到印版上；以及利用丝网印刷技术将所述电极材料印刷在基底上，制备所述电极。2.根据权利要求1所述的电极制备方法，其中，所述电极为锂离子电池用电极，所述提供电极材料的步骤包括：将电极活性材料、导电剂和粘结剂混合均匀；以及将混合后的所述电极活性材料、导电剂和粘结剂用溶剂进行调浆，得到所述电极材料。3.根据权利要求2所述的电极制备方法，其中，所述电极活性材料为磷酸铁锂、钛酸锂或石墨，所述导电剂为科琴黑(KB)或碳黑(SP)，所述粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯(PTFE)；所述溶剂为水、乙醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)或N，N-二甲基甲酰胺(DMF)。4.根据权利要求3所述的电极制备方法，其中，电极活性材料、导电剂与粘结剂三者的质量比为8∶1∶1。5.根据权利要求1-4任一项中所述的电极制备方法，其中，所述电极为金属-空气电池用电极，所述提供电极材料的步骤包括：利用碳黑(superP)电极催化剂或碳纳米管电极催化剂形...

【专利技术属性】
技术研发人员：李从举，张秀玲，李念武，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11