一种柔性锂电池的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性锂离子电池，包括正极极片以及负极极片，所述正极极片包括从内向外依次设置的有机隔膜、导电层、正极活性物质层；所述负极极片包括从内向外依次设置的有机隔膜、导电层、负极活性物质层；本发明专利技术中的有机隔膜材质，可以提高锂离子电池正负极极片的柔韧性，并大幅度提升锂离子电池的能量密度；本发明专利技术制备的高比能柔性电池，能量密度提升6.0%，电池厚度2.6mm的情况下，以曲率半径为40 mm反复弯折，不影响电池的放电容量和安全性能。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性锂电池的制备方法
本专利技术属于柔性锂离子电池领域，具体涉及在有机隔膜两面涂敷导电碳材料，然后作为基体制备极片及其制备的柔性锂离子电池。
技术介绍
随着电子产品的快速发展，尤其是穿戴类电子仪器设备的快速发展，其功能越来越多、产品的功耗越来越大，目前在电子手表、无线耳机、折叠手机等应用领域，柔性电池具有广阔的潜在应用市场，市场规模已经越来越大。柔性锂离子电池如何突破能量密度、厚度以及弯曲度的技术短板，充分利用空间将空间能有效利用，使得柔性锂离子电池的能量密度相对传统电池有很大提升。柔性锂离子电池可以解决不规则形状或柔性显示屏的电能提供问题，传统锂离子电池因为弯曲性能差，在弯曲度发生变化时，相当于电池遭受撞击应力，使得锂离子电池发生短路。传统工艺的锂离子电池做成足够薄的片状，也能够让其具有可弯曲性，但因为传统锂离子电池采用铜铝箔金属材料作为基材，其强度大，随着极片厚度的增加，硬性增加很快。如何解决锂离子电池极片，尤其是极片基体的柔韧性，是改善锂离子电池柔性的关键。
技术实现思路
改善极片的柔韧性，更好的适应锂离子电池的弯曲能力，本专利技术的目的在于采用有机隔膜表面涂敷碳导电层作为极片的基体，代替传统的铜铝箔作为基体，能极大的改变极片的柔韧性。采用隔膜涂敷碳材料作为基体制片极片的锂离子电池，可以更好的应用于穿戴类电子仪器设备。为了实现上述目的或者其他目的，本专利技术是通过以下技术方案实现柔性锂离子电池的制备。一种柔性锂离子电池，包括正极极片以及负极极片，所述正极极片包括从内向外依次设置的有机隔膜、导电层、正极活性物质层；所述负极极片包括从内向外依次设置的有机隔膜、导电层、负极活性物质层。作为其活性物质的基体采用在表面涂敷了导电类碳材料的有机隔膜，制备的极片及锂离子电池弯曲程度大。进一步地，所述有机隔膜为聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酯膜(PET)、纤维素膜、聚酰亚胺膜(PI)、聚酰胺膜(PA)、氨纶、芳纶膜、无纺布，或者为复合材料、有机材料+陶瓷涂覆。进一步地，所述有机隔膜厚度范围为1～200μm，有机隔膜上涂敷导电层面密度为0.01～100g/m3。进一步地，所述导电层由以下重量百分比的原料组成：碳材料10-30％、粘结剂0.1-10％、分散剂0.1-10％、溶剂60-80％。进一步地，所述碳材料为导电炭黑、导电石墨、科琴炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳纤维中任意一种或几种。进一步地，所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶中任意一种或几种。进一步地，所述分散剂为壳聚糖、聚乙烯吡咯烷酮、环糊精中任意一种或几种。进一步地，所述溶剂为甲基吡咯烷酮或水。进一步地，所述正极活性物质层中正极活性物质材料为锰酸锂、钴酸锂、镍钴锰三元、镍钴铝三元、镍锰二元、镍酸锂、磷酸铁锂中任意一种或几种。进一步地，所述负极活性物质层中负极活性物质材料为石墨、软碳、硬碳、钛酸锂中任意一种或几种。柔性锂离子电池采用的有机隔膜涂敷碳材料，由其制备锂离子电池极片的制备方法，包括如下步骤：(1)按照重量份称取碳材料、粘结剂、分散剂、溶剂；(2)将碳材料、粘结剂、分散剂混合均匀；(3)加入溶剂混合均匀后即得导电浆料；(4)将导电浆料涂敷在有机隔膜上，烘干，即可得到导电层；(5)在导电层上涂敷正极活性物质层，烘干后辊压、制片、焊接，即可制得正极极片；在导电层上涂敷负极活性物质层，烘干后辊压、制片、焊接，即可制得负极极片；(6)将正极极片、负极极片进行装配，经过烘烤、注液、封装以及化成分容后，得到柔性锂离子电池。进一步地，一种柔性锂离子电池采用有机隔膜基体以及其制备的正负极极片，其它材料可采用现有技术中的常规产品。进一步地，有机隔膜涂敷碳材料导电层，采用的方法可以是喷涂或浸泡方式，烘烤采用立式烘箱。由于采用了以上技术，本专利技术较现有技术相比，具有的有益效果如下：本专利技术中的有机隔膜作为锂离子电池正负极极片的基体，便于连续化涂敷和生产，大幅度提升锂离子电池生产效率；本专利技术中的有机隔膜材质，可以提高锂离子电池正负极极片的柔韧性，并大幅度提升锂离子电池的能量密度。本专利技术制备的基体用于制备柔性锂离子电池的正负极极片，目的是能大幅度提升锂离子电池的弯曲度以及能量密度。本专利技术制备的高比能柔性电池，能量密度提升7.98％，电池厚度2.6mm的情况下，以曲率半径为40mm反复弯折，不影响电池的放电容量和安全性能。具体实施方式以下将结合本专利技术实施例中，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本专利技术实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本专利技术的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：柔性锂离子电池的制备所述导电层由以下重量百分比的原料组成：碳材料碳纳米管(CNT)为3％、碳材料导电石墨(KS)为15％，粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)比例为2％，分散剂聚乙烯吡咯烷酮为1％，溶剂甲基吡咯烷酮(NMP)比例为79％。正极活性物质浆料由以下重量百分比的原料组成：正极活性物质材料镍钴锰三元材料为95％、导电剂碳纳米管(CNT)为1.5％、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)为3.5％。负极活性物质浆料由以下重量百分比的原料组成：负极活性物质材料石墨为95％、导电剂导电炭黑(SP)1％、粘结剂羧甲基纤维素钠(CMC)为1.5％、粘结剂丁苯橡胶(SBR)为2.5％。有机隔膜选用聚丙烯。所述有机隔膜的厚度为12μm，有机隔膜上涂敷导电层密度为1.05g/cm2，涂敷导电层的聚丙烯隔膜面密度为16.95g/m2。包括如下步骤：(1)将碳材料、分散剂、粘结剂、溶剂混合均匀得到导电浆料；(2)正极活性物质材料、导电剂、粘结剂按工艺配方混合均匀，加入溶剂作为分散剂，混合均匀后即得正极活性物质浆料；(3)负极活性物质材料、导电剂、粘结剂按工艺配方混合均匀，加入溶剂作为分散剂，混合均匀后即得负极活性物质浆料；(4)将导电浆料涂敷到有机隔膜上，并烘干，即可得到导电层；(5)将涂敷后的有机隔膜作为导电层基体；在导电层上涂敷正极活性物质浆料，烘干后得到正极活性物质层，经过辊压、制片、焊接，即可制得正极极片；在导电层上涂敷负极活性物质浆料，烘干后得到负极活性物质层，经过辊压、制片、焊接，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性锂离子电池，其特征在于：包括正极极片以及负极极片，所述正极极片包括从内向外依次设置的有机隔膜、导电层、正极活性物质层；所述负极极片包括从内向外依次设置的有机隔膜、导电层、负极活性物质层。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性锂离子电池，其特征在于：包括正极极片以及负极极片，所述正极极片包括从内向外依次设置的有机隔膜、导电层、正极活性物质层；所述负极极片包括从内向外依次设置的有机隔膜、导电层、负极活性物质层。


2.根据权利要求1所述的一种柔性锂离子电池，其特征在于：所述有机隔膜为聚丙烯、聚乙烯、聚酯膜、纤维素膜、聚酰亚胺膜、聚酰胺膜、氨纶、芳纶膜、无纺布中任意一种。


3.根据权利要求1所述的一种柔性锂离子电池，其特征在于：所述有机隔膜的厚度为1~200μm，有机隔膜上涂敷导电层面密度为0.01~100g/m3。


4.根据权利要求1所述的一种柔性锂离子电池，其特征在于：所述导电层由以下重量百分比的原料组成：碳材料10-30%、粘结剂0.1-10%、分散剂0.1-10%、溶剂60-80%。


5.根据权利要求4所述的一种柔性锂离子电池，其特征在于：所述碳材料为导电炭黑、导电石墨、科琴炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳纤维中任意一种或几种。


6.根据权利要求4所述的一种柔性锂离子电池，其特征在于：所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶中任意一种或几种。

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【专利技术属性】
技术研发人员：张益明，王亚璇，王振波，
申请(专利权)人：南京时拓能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32