一体化工作平台大规模制备柔性薄膜电极的方法技术

本发明专利技术提供了一体化工作平台大规模制备柔性薄膜电极的方法，首先称取预定质量比例的活性物质、导电剂、粘结剂，加入预定溶剂中，通过球磨或磁力搅拌，配制成预定固含量的电极浆料；然后将所述电极浆料注入到一体化工作平台中，进行涂布、分段控温干燥、剥离收卷，实现柔性薄膜电极的大规模连续制备。本发明专利技术提供的方法实现了利用涂布法进行大规模制备无需集流体就能满足独立自支撑的柔性薄膜电极，制备过程一体化完成，且制备方法简单。本发明专利技术制备的柔性薄膜电极既具备良好的柔性，可反复对折，也消除了传统通过集流体负载活性物质制备电极的方法所带来的不可避免的掉粉现象产生，且电化学性能优异，具有巨大的应用前景，适合大规模工业生产。规模工业生产。规模工业生产。

【技术实现步骤摘要】
一体化工作平台大规模制备柔性薄膜电极的方法


[0001]本专利技术涉及电池
，尤其涉及一种一体化工作平台大规模制备柔 性薄膜电极的方法。

技术介绍

[0002]近几年，柔性显示屏的成功量产，开启了柔性电子产品的新纪元。然而， 自带电源柔性显示设备、可穿戴电子设备、有源射频电子识别标签和传感器 等柔性电子产品的发展都离不开柔性电源。随着这些柔性电子产品的迅速发 展，就要求在机械形变程度很大的情况下，仍然能够满足不断为这些设备提 供和储存能量的高容量柔性电池。而在传统的电池设计中，这种灵活性具备 很大的难度，传统的电池设计方法是将多组件(正极、隔膜、负极)堆放压 实密封在一起。因此，柔性较差，即使轻微卷曲，都会导致各组分的分层和 损坏，降低电池的电化学性能，甚至造成电池断路而不能使用。
[0003]锂离子电池由于它的高能量密度、高电压窗口，寿命长和环境友好，在 柔性可穿戴设备中占据统治地位。但是，传统的锂离子电池电极材料在发生 弯曲、扭折等形变时，由于电极材料与集流体之间界面作用力弱，极易出现 电极材料褶皱甚至开裂，使电极材料发生形变后不能够回复，导致电池性能 急剧下降，极大的缩短电池使用寿命和造成安全隐患。现有的技术中，柔性 电极制备方法复杂，材料制备时间长，而传统的涂布法所制备出的电极其活 性材料与集流体的附着力达不到满足柔性的使用标准。
[0004]申请号为CN201810895450.X的专利技术专利公开了一种柔性电极及其制备 方法和应用。该方法称取聚偏氟乙烯40-90份、导电碳材料10-30份、活性物 质0.001-20份、聚乙二醇5-30份，粉碎制成混合粉末；然后加入溶剂混料处 理得到均匀的浆料；然后将浆料加热烘干制成电极片，将导线与电极片固定 连接完成柔性电极的制备。该方法让粘结剂成为主体材料，获得柔性基材， 且有一定的机械强度，在其中添加相当比例的导电碳材料，让这种柔性基体 具有导体的性能。但是该方法所制备的柔性电极虽然增加了机械性能，但是 却远不能满足设备对电极高容量的需求，而且不能实现大规模量产。
[0005]申请号为CN201610873655.9的专利技术专利公开了一种柔性一体化薄膜电极 及其制备方法，将电极活性物质、导电剂、粘结剂、溶剂均匀混合，制备成 电极浆料；将电极浆料黏附在隔膜的一侧，形成电极层，烘干；再将导电材 料、粘结剂、溶剂均匀混合，制备导电浆料；将导电浆料黏附在电极层上， 将极耳或极耳引出条压附在导电浆料上，形成导电层，烘干，得到柔性一体 化薄膜电极。该方法采用可同电极材料一起黏附在隔膜上的导电材料取代金 属箔作为电极的集流体制备正极隔膜一体化电极。但是该方法的不足之处在 于：制备方法复杂，所制备的电极由多层复合而成，反复对折都会导致各组 分的分层和损坏，降低电池的电化学性能，而且不能实现大规模量产。
[0006]申请号为CN201811071209.1专利技术专利公开了一种锂离子电池用的柔性无 集流体薄膜极片制备方法，将活性物质、导电剂、粘结剂和溶剂均匀混合， 制备成浆料；然后涂覆在光滑疏水的蓝宝石衬底表面以形成连续的薄膜，烘 干；然后浸泡在去离子水中，采用机
械的方法使薄膜从蓝宝石衬底表面脱落； 最后，利用铜网将脱落的薄膜从水中捞起，烘干即可得到柔性无集流体薄膜 极片。该方法制备得到的柔性无集流体薄膜极片可自支撑，具有很好的机械 强度和柔性。但是该方法的不足之处在于：制备方法复杂，工艺受到限制， 不能连续收集实现大规模量产。

技术实现思路

[0007]针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种一体化工作平台大 规模制备柔性薄膜电极的方法。
[0008]本专利技术为了解决上述专利技术目的，本专利技术提供了一种一体化工作平台大规 模制备柔性薄膜电极的方法：包括如下步骤：
[0009]S1、配制电极浆料：称取预定质量比例的活性物质、导电剂、粘结剂， 加入预定溶剂中，通过球磨或磁力搅拌，配制成预定固含量的电极浆料；
[0010]S2、将所述电极浆料注入到一体化工作平台中，依次进行涂布、干燥、 剥离收卷，得到柔性薄膜电极，实现柔性薄膜电极的大规模连续制备。
[0011]进一步地，所述一体化工作平台包括沿水平方向设置的传送带、顺次设 置于所述传送带上方的浆料漏斗、用于涂布的刮刀以及干燥箱；所述一体化 工作平台还包括用于连续收集所述柔性薄膜电极的双滚轮收卷机；所述干燥 箱为分段式干燥箱，每一段的温度和风速单独调节。
[0012]进一步地，所述步骤S2包括如下步骤：
[0013]S21、涂布：在所述传送带上放置连续的基板，将所述电极浆料注入到所 述浆料漏斗中，所述传送带将负载有所述电极浆料的基板传送至所述刮刀的 正下方，进行连续涂布；
[0014]S22、干燥：通过所述传送带以0.1～20m/min的传送速度将经步骤S21涂 布后的基板送入所述分段式干燥箱，进行分段式控温干燥；所述分段式干燥 箱包括三段，第一段的干燥温度为：0～35℃，第一段的风速为0～3m/s；第二 段的干燥温度为35～100℃，第二段的风速为2～4m/s；第三段的干燥温度为 80～130℃，第三段的风速为0～5m/s。
[0015]S23、剥离收卷：将经步骤S22干燥后的基板通过所述双滚轮收卷机，将 干燥成型的柔性薄膜电极从所述基板上剥离，并收卷，实现连续收集。
[0016]进一步地，在步骤S21所述涂布的过程中，涂布厚度为10～800μm。
[0017]进一步地，在步骤S1中，所述活性物质与所述导电剂的质量比为45:1～5: 1；所述活性物质与所述粘结剂的质量比为7:2～9:0.5；所述电极浆料的固含 量为100～1000mg/mL。
[0018]进一步地，所述活性物质为磷酸铁锂、三元材料、钴酸锂、钛酸锂、石 墨、硅碳中的一种。
[0019]进一步地，所述导电剂为碳纳米管、石墨烯、碳纤维、乙炔黑、炭黑、 科琴黑中的一种或多种混合。
[0020]进一步地，所述粘结剂为PU、PAN、PEDOT、PSS中的一种或多种混合。
[0021]进一步地，所述溶剂为THF、NMP、DMF中的一种或多种混合。
[0022]进一步地，所述基板为离型纸、PET基板、PP基板中的一种。
[0023]进一步地，所述球磨的转速为250～600转/分钟，球磨时间为0.5～24h。
[0024]进一步地，所述磁力搅拌的转速为500～1000转/分钟，搅拌时间为4～10h。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0026]1.本专利技术提供的一体化工作平台大规模制备柔性薄膜电极的方法，采用 沿水平方向设置的传送带、顺次设置于所述传送带上方的涂布装置(浆料漏 斗和刮刀)、分段控温式干燥箱和双滚轮收卷机构成一体化工作平台，实现 了柔性薄膜电极的大规模连续制备，即实现了利用涂布法大规模生产无需集 流体就能满足独立自支撑的柔性薄膜电极的制备，制备过程一体化完成，且 制备方法简单。该方法在大规模制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一体化工作平台大规模制备柔性薄膜电极的方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、配制电极浆料：称取预定质量比例的活性物质、导电剂、粘结剂，加入预定溶剂中，通过球磨或磁力搅拌，配制成预定固含量的电极浆料；S2、将所述电极浆料注入到一体化工作平台中，依次进行涂布、干燥、剥离收卷，得到柔性薄膜电极，实现柔性薄膜电极的大规模连续制备。2.根据权利要求1所述的一体化工作平台大规模制备柔性薄膜电极的方法，其特征在于：所述一体化工作平台包括沿水平方向设置的传送带(1)、顺次设置于所述传送带(1)上方的浆料漏斗(2)、用于涂布的刮刀(3)以及干燥箱(6)；所述一体化工作平台还包括用于连续收集所述柔性薄膜电极的双滚轮收卷机(8)；所述干燥箱(6)为分段式干燥箱，每一段的温度和风速单独调节。3.根据权利要求1-2所述的一体化工作平台大规模制备柔性薄膜电极的方法，其特征在于：所述步骤S2包括如下步骤：S21、涂布：在所述传送带(1)上放置连续的基板，将所述电极浆料注入到所述浆料漏斗(2)中，所述传送带(1)将负载有所述电极浆料的基板传送至所述刮刀(3)的正下方，进行连续涂布；S22、干燥：通过所述传送带(1)以0.1～20m/min的传送速度将经步骤S21涂布后的基板送入所述分段式干燥箱，进行分段式控温干燥；所述分段式干燥箱包括三段，第一段的干燥温度为：0～35℃，第一段的风速为0～3m/s；第二段的干燥温度为35～100℃，第二段的风速为2～4m/s；第三段的干燥温度为80～13...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹元成，汤舜，张炜鑫，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：