一种柔性锂离子电池正极极片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性锂离子电池正极极片，其原料包括：含锂活性材料、导电剂和聚碳酸酯二元醇型聚氨酯。上述柔性锂离子电池正极极片制备方法，包括如下步骤：将聚碳酸酯二元醇型聚氨酯加入溶剂中，加热搅拌均匀，接着加入含锂活性材料、导电剂搅拌均匀得到混合浆料，将混合浆料涂覆形成薄膜，再将薄膜静置，然后浸泡脱除溶剂，烘干得到柔性锂离子电池正极极片。本发明专利技术采用聚碳酸酯二元醇型聚氨酯作为正极电极的粘结剂，降低电极使用过程中出现掉粉、脱粉的概率，提高了电池在使用过程中的安全性，同时所得柔性锂离子电池正极极片刚柔并济，呈多孔结构，具有良好的首次放电性能与电池循环稳定性。

A flexible cathode plate for lithium ion batteries and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种柔性锂离子电池正极极片及其制备方法
本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种柔性锂离子电池正极极片及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池具有高比能量密度、长循环寿命、宽工作电压平台等多方面优点在众多新能源中脱颖而出，在传统PC领域有着广泛的应用。同时随着科技的发展，锂离子电池也逐渐成为智能行业的重要化学电源，其中柔性电池器件格外引人注目，而柔性电池器件的发展完全取决于柔性电池的发展。柔性电池是指能够承受重复弯曲、扭曲、拉伸以及折叠等形变而不影响性能的电池。基于上述柔性电池所要具备的条件，对电池中电极极片使用的粘结剂要求就要更高，首先在各种形变中粘结剂的粘结牢度必须要高、抗疲劳强度要大、柔韧度要好，形变过程中不能出现掉粉与脱粉的现象。近些年来柔性电池在可穿戴电子产品得到了广泛的应用，因此高性能锂离子柔性电极的开发同时显得尤为重要。目前锂离子电池的正极需要铝箔作为集流体，电极材料粘结在金属集流体上在形变的过程中会出现脱粉的现象，同时金属质量较大，会降低电池的电池性能。聚氨酯(PU)具备优异的橡胶特性，常作为胶粘剂使用，不仅粘结力强，同时还具有优异的缓冲、减震功能。因此，针对上述传统柔性电极制备出现的问题，本专利提供了一种柔性锂离子正极极片及其制备方法。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种柔性锂离子电池正极极片及其制备方法，采用聚碳酸酯二元醇型聚氨酯作为正极电极的粘结剂，降低电极使用过程中出现掉粉、脱粉的概率，提高了电池在使用过程中的安全性，同时所得柔性锂离子电池正极极片刚柔并济，呈多孔结构，具有良好的首次放电性能与电池循环稳定性。本专利技术提出的一种柔性锂离子电池正极极片，其原料包括：含锂活性材料、导电剂和聚碳酸酯二元醇型聚氨酯。优选地，其原料按重量百分比包括：含锂活性材料25-80％，导电剂5-15％，聚碳酸酯二元醇型聚氨酯15-70％。优选地，含锂活性材料为磷酸铁锂。优选地，磷酸铁锂为微米级橄榄石结构。优选地，导电剂为导电炭黑。优选地，聚碳酸酯二元醇型聚氨酯采用聚碳酸酯二元醇与二异氰酸酯、小分子扩链剂反应得到。优选地，聚碳酸酯二元醇结构式为：优选地，聚碳酸酯二元醇分子量为1000-2000，进一步优选2000。优选地，二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯甲基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4’-二环己乙基甲烷二异氰酸酯中至少一种。优选地，小分子扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、一缩二乙二醇、1,4-丁二醇中至少一种，优选为一缩二乙二醇。上述聚碳酸酯二元醇型聚氨酯制备步骤如下：I、将二异氰酸酯、碳酸酯二元醇混合均匀，升温至70-90℃，反应1-4h；II、降温至40-50℃，加入小分子扩链剂、催化剂、溶剂，升温至50-70℃，反应0.5-1h，降温至50℃即得。优选地，上述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮中至少一种，优选为N,N-二甲基甲酰胺。优选地，催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸正丁基锡、有机锌、有机铋中至少一种，优选为二月桂酸正丁基锡。本专利技术提出的上述柔性锂离子电池正极极片制备方法，包括如下步骤：将聚碳酸酯二元醇型聚氨酯加入溶剂中，加热搅拌均匀，接着加入含锂活性材料、导电剂搅拌均匀得到混合浆料，将混合浆料涂覆在聚四氟乙烯模具上形成薄膜，再将薄膜在空气中静置，然后将含有薄膜的聚四氟乙烯模具置于去离子水中浸泡脱除溶剂，烘干得到柔性锂离子电池正极极片。优选地，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。优选地，薄膜静置温度为20-40℃，薄膜静置时间为10-30min；优选地，薄膜静置温度为30℃，薄膜静置时间为20min。优选地，浸泡温度为35-45℃，浸泡时间为2-4h；优选地，浸泡温度为40℃，浸泡时间为3h。优选地，烘干温度为60-120℃，烘干时间为8-24h；优选地，烘干温度为80℃，烘干时间为14h。本专利技术采用聚碳酸酯二元醇型聚氨酯作为正极电极的粘结剂，聚氨酯所具有的高粘结性降低电极使用过程中出现掉粉、脱粉的概率，提高了电池在使用过程中的安全性，同时所得柔性锂离子电池正极极片刚柔并济，呈多孔结构，具有良好的首次放电性能与电池循环稳定性。附图说明图1为实施例1-4所得柔性锂离子电池正极极片的应力-应变曲线图。图2为实施例1-4所得柔性锂离子电池正极极片的接触角测试图片。图3为实施例1-4所得柔性锂离子电池正极极片和对比例所得锂离子电池正极极片循环充放电100次的容量曲线图。具体实施方式下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1一种柔性锂离子电池正极极片，其原料包括：磷酸铁锂5g，导电炭黑4g，聚碳酸酯二元醇型聚氨酯1g。上述聚碳酸酯二元醇型聚氨酯制备步骤如下：I、将3.13g甲苯二异氰酸酯、30g110℃真空脱水后的碳酸酯二元醇混合均匀，升温至80±2℃，反应3h；II、冰水降温至50℃，加入0.24g一缩二乙二醇、催化剂、30gN,N-二甲基甲酰胺，缓慢升温至60±2℃，反应1h，升温至100℃，置于模具中，120℃熟化6h。上述柔性锂离子电池正极极片制备方法，包括如下步骤：将4g聚碳酸酯二元醇型聚氨酯加入16gN,N-二甲基甲酰胺中，加热至110℃搅拌均匀，接着加入5g磷酸铁锂、1g导电炭黑搅拌均匀得到混合浆料，将混合浆料涂覆在聚四氟乙烯模具上形成薄膜，再将薄膜在空气中静置，然后将含有薄膜的聚四氟乙烯模具置于去离子水中浸泡脱除溶剂，烘干，得到柔性锂离子电池正极极片。将柔性锂离子电池正极极片在110℃恒温干燥箱中处理24h，再在80℃下真空干燥12h，并用冲头冲成直径为12mm的极片转入真空手套箱中备用。扣式锂离子电池的组装是以金属锂片作负极，(LiPF6/EC+EMC+DMC)作电解液，全部操作均在手套箱中进行。实施例2一种柔性锂离子电池正极极片，其原料包括：磷酸铁锂5g，导电炭黑1g，聚碳酸酯二元醇型聚氨酯4g。上述聚碳酸酯二元醇型聚氨酯制备步骤如下：I、将4.5g二苯甲基甲烷二异氰酸酯、30g110℃真空脱水后碳酸酯二元醇混合均匀，升温至80±2℃，反应3h；II、冰水降温至50℃，加入0.24g一缩二乙二醇、催化剂、30gN,N-二甲基甲酰胺，升温至60±2℃，反应1h，升温至100℃，置于模具中，120℃熟化6h。上述柔性锂离子电池正极极片制备方法，包括如下步骤：将4g聚碳酸酯二元醇型聚氨酯加入16gN,N-二甲基甲酰胺中，加热至110℃搅拌均匀，接着加入5g磷酸铁锂、1g导电炭黑搅拌均匀得到混合浆料，将混合浆料涂覆在聚四氟乙烯模具上形成薄膜，再将薄膜在空气中静置，然后将含有薄膜的聚四氟乙烯模具置于去离子水中浸泡脱除溶剂，烘干，得到柔性锂离子电池正极极片。将柔性锂离子电池正极极片在110℃恒温干燥箱中处理24h，再在80℃下真空干燥12h，并用冲头冲成直径为12mm的极片转入真空手套箱中备用。扣式锂离子电池的组装是以金属锂片作负极，(LiPF6/EC+EMC+DMC)作电解液，全部操作均在手套箱中进行。实施例3一种柔性锂离子电池正极极片，其原料包括：磷酸铁锂5g，导电炭黑1g，聚碳酸酯二元醇型聚氨酯4g。上述聚碳酸酯二元醇型聚氨酯制备步骤如下：I、将4.72g4’4-二环已基甲烷二异氰酸酯、30g110℃真空脱水后碳酸酯二元醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性锂离子电池正极极片，其特征在于，其原料包括：含锂活性材料、导电剂和聚碳酸酯二元醇型聚氨酯。

【技术特征摘要】
1.一种柔性锂离子电池正极极片，其特征在于，其原料包括：含锂活性材料、导电剂和聚碳酸酯二元醇型聚氨酯。2.根据权利要求1所述柔性锂离子电池正极极片，其特征在于，其原料按重量百分比包括：含锂活性材料25-80％，导电剂5-15％，聚碳酸酯二元醇型聚氨酯15-70％。3.根据权利要求1所述柔性锂离子电池正极极片，其特征在于，含锂活性材料为磷酸铁锂；优选地，磷酸铁锂为微米级橄榄石结构。4.根据权利要求1所述柔性锂离子电池正极极片，其特征在于，导电剂为导电炭黑。5.根据权利要求1所述柔性锂离子电池正极极片，其特征在于，聚碳酸酯二元醇型聚氨酯采用聚碳酸酯二元醇与二异氰酸酯、小分子扩链剂反应得到。6.根据权利要求5所述柔性锂离子电池正极极片，其特征在于，聚碳酸酯二元醇结构式为：优选地，聚碳酸酯二元醇分子量为1000-2000，进一步优选2000。优选地，二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯甲基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4’-二环己乙基甲烷二异氰酸酯中至少一种；优选地，小分子扩链剂为二...

【专利技术属性】
技术研发人员：高明昊，夏昕，李道聪，丁楚雄，史俊，朱文婷，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34