一种柔性电池及其制备方法和用途技术

本发明专利技术属于电池技术领域，公开了一种柔性电极及其制备方法和用途，所述柔性电极包括具有孔隙的柔性导电基膜及分散于所述柔性导电基膜内部的电极组分，所述电极组分包括活性材料和导电剂，所述柔性导电基膜包括导电塑料。本发明专利技术的柔性电极，其电极组分与导电塑料基膜紧密结合形成统一体，不仅使得电极具有固有的柔性，还能够抑制活性材料和导电剂的脱落，组装成锂离子电池时有利于提高电极的稳定性从而提高电池的电化学性能，有利于推动柔性锂离子电池的商业化应用。子电池的商业化应用。子电池的商业化应用。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性电池及其制备方法和用途


[0001]本专利技术属于电池
，涉及一种柔性电极及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]锂离子电池是一种具有高能量密度、高稳定性以及环境友好等优点的二次电池，已经被广泛地应用于各类电子设备、电动汽车的储能器件。锂离子电池一般包括正极片、隔膜、负极片和电解液等。其中，隔膜的作用是隔开正极片和负极片，使正负极之间绝缘，并且可以浸润和保持电解液；正极片包括集流体和正极活性电极涂层；负极片包括集流体和负极活性电极涂层；正负极片中的集流体主要是为了将锂离子电池正负极片上的活性电极材料产生的电流汇集以形成较大的电流，所以一般要求活性电极涂层与集流体充分接触，并且使内阻尽可能小。目前，已经商业化的锂离子电池大都采用金属箔材作为集流体，例如：铝箔作为正极片集流体，铜箔作为负极片集流体。
[0003]近年来，新型电子产品越来越受消费者喜爱，如智能头盔，智能运动鞋，折叠式手机，折叠式平板电脑等。随着可穿戴设备技术的发展，可穿戴设备等所需的柔性电子器件也逐步向着柔性方向发展，如何开发出具有超高柔性的锂离子电池已经成为储能领域的研究热点之一。CN102522595A公开了一种柔性薄膜锂离子电池及其制备方法，柔性薄膜锂离子电池由正极层、隔膜、负极层和外包装层组成，正极层由厚度为16
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30μM的铝箔和采用凹版印刷技术印制在铝箔单面的正极材料组成，负极层由厚度为10
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30μM的铜箔和采用凹版印刷技术印制在铜箔单面的负极材料组成，外包装层为铝塑复合膜，电池的正极材料包括分散剂Hypermer KD
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1，电池的负极材料包括导电剂气相生长炭纤维。CN108598371A公开了一种柔性固态锂离子电池用复合负极片及其制备方法，其采用负极材料、导电剂、无机材料粉体、锂盐、分散剂及粘结剂制备负极浆料，涂布在厚度为8μm
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14μm的铜箔上，干燥后的电极片进行辊压、冲裁后得到复合负极片。
[0004]但是，铝箔和铜箔这些金属箔材作为集流体时正负极片的柔韧性一般都较差，经弯折和拉扯等外力作用后容易折断或变形，进而影响电池的性能。受限于现有锂电池无法在进行多次弯曲后保持良好的电性能和密封性能，可穿戴电子产品使用时需要的弯曲部位无法填充电池，导致续航时间短的问题的出现。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种柔性电极及其制备方法和用途。解决了目前柔性电池存在的电极材料容易脱落、柔性性能差、面密度低、弯折容易引发脱落等问题。
[0006]为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种柔性电极，所述柔性电极包括具有孔隙的柔性导电基膜及分散于所述柔性导电基膜内部的电极组分，所述电极组分包括活性材料和导电剂，所述柔性导电基膜包括导电塑料。
[0008]本专利技术的柔性电极中，柔性导电基膜采用导电塑料并分散电极组分颗粒，电极组分和导电塑料基膜紧密结合形成统一体，得到一体结构的柔性电极，不仅使得电极具有固有的柔性，还具有良好的机械强度，能够抑制活性材料和导电剂的脱落，组装成锂离子电池时有利于提高电极的稳定性从而提高电池的电化学性能，有利于推动柔性锂离子电池的商业化应用。
[0009]本专利技术中，采用有机的导电塑料，一方面承载活性材料等电极组分，另一方面作为集流体导电传输电流。由于柔性导电基膜具有孔隙，从而使锂离子能顺畅地脱出和嵌入。
[0010]本专利技术的柔性电极无需使用传统金属铜或铝集流体，提高了活性材料占比，进而电池的能量密度得到很大的提高。
[0011]本专利技术中的柔性电极可以是柔性正极，也可以是柔性负极。
[0012]以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为对本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
[0013]优选地，所述柔性电极的厚度为5μm
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1000μm。
[0014]优选地，所述导电塑料包括但不限于聚苯胺、聚对苯撑、聚乙炔、聚苯乙炔、聚吡咯和聚噻吩中的至少一种。
[0015]优选地，所述活性材料为正极活性材料或负极活性材料。
[0016]优选地，所述正极活性材料包括但不限于钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂、镍钴锰三元材料和镍钴铝三元材料中的至少一种；
[0017]优选地，所述负极活性材料包括但不限于钛酸锂、天然石墨、人造石墨、碳纤维、软碳、硬碳、中间相碳微球、单质硅、硅氧化合物和硅碳复合物中的至少一种。
[0018]优选地，所述导电剂包括导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、Super P、Super S、碳纳米管、石墨烯、多孔碳和碳纤维中的至少一种。
[0019]优选地，所述电极组分中还包括粘结剂，所述粘结剂包括但不限于聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、聚乙烯醇、丁苯橡胶和羟甲基纤维素中的至少一种。
[0020]作为本专利技术所述柔性电极的优选技术方案，所述柔性电极的柔性导电基膜内部具有三维孔状结构，所述电极组分部分填充并结合于所述三维孔状结构中。需要注意的是，上述填充是部分填充，三维孔状结构未被填充的部分留有孔隙，该孔隙的存在有利于锂离子的脱出和嵌入。
[0021]优选地，所述柔性电极的孔隙率为10％
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60％，例如10％、12％、15％、18％、20％、25％、27％、30％、35％、38％、42％、46％、50％、55％或60％等。
[0022]优选地，以所述电极组分的总质量为100％计，所述活性材料的重量百分比为85％
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95％，例如85％、87％、88％、90％、91％、92％、94％或95％等。
[0023]优选地，以所述电极组分的总质量为100％计，所述导电剂的重量百分比为1％
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10％，例如1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％或10％等。
[0024]优选地，以所述电极组分的总质量为100％计，所述粘结剂的重量百分比为0％
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15％，例如0％、1％、3％、5％、7％、8％、10％、12％、13％或14％等，优选为0％
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10％，进一步优选为0％
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5％。其中，质量百分比为0％表示电极组分中不含粘结剂。
[0025]优选地，所述电极组分与导电塑料的质量比为50:1
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1:1，例如50:1、30:1、20:1、10:1、3:1或1:1等，优选为20:1
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10:1。
[0026]本专利技术对柔性极片的形状不作限定，包括但不限于圆形、矩形或其他不规则形状，本领域技术人员可根据需要进行选择性制备。
[0027]第二方面，本专利技术提供如第一方面所述的柔性电极的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0028](1)将电极组分进行干混，所述电极组分包括活性材料和导电剂，得到混合干料；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性电极，其特征在于，所述柔性电极包括具有孔隙的柔性导电基膜以及分散于所述柔性导电基膜内部的电极组分，所述电极组分包括活性材料和导电剂，所述柔性导电基膜的材质包括导电塑料。2.根据权利要求1所述的柔性电极，其特征在于，所述柔性电极为柔性正极或柔性负极；优选地，所述柔性电极的厚度为5μm
‑
1000μm。3.根据权利要求1或2所述的柔性电极，其特征在于，所述导电塑料包括聚苯胺、聚对苯撑、聚乙炔、聚苯乙炔、聚吡咯和聚噻吩中的至少一种；优选地，所述活性材料为正极活性材料或负极活性材料；优选地，所述正极活性材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂、镍钴锰三元材料和镍钴铝三元材料中的至少一种；优选地，所述负极活性材料包括钛酸锂、天然石墨、人造石墨、碳纤维、软碳、硬碳、中间相碳微球、单质硅、硅氧化合物和硅碳复合物中的至少一种；优选地，所述导电剂包括导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、Super P、Super S、碳纳米管、石墨烯、多孔碳和碳纤维中的至少一种；优选地，所述电极组分中还包括粘结剂，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、聚乙烯醇、丁苯橡胶和羟甲基纤维素中的至少一种。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的柔性电极，其特征在于，所述柔性电极的柔性导电基膜内部具有三维孔状结构，所述电极组分部分填充并结合于所述三维孔状结构中；优选地，所述柔性电极的孔隙率为10％
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60％。5.根据权利要求3或4所述的柔性电极，其特征在于，以所述电极组分的总质量为100％计，所述活性材料的重量百分比为85％
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95％；优选地，以所述电极组分的总质量为100％计，所述导电剂的重量百分比为1％
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10％；优选地，以所述电极组分的总质量为100％计，所述粘结剂的重量百分比为0％
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15％，优选为0％
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10％，进一步优选为0％
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5％；优选地，所述电极组分与导电塑料的质量比为50:1
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1:1，优选为20:1
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10:1。6.如权利要求1
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5任一项所述的柔性电极的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将电极组分进行干混，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐洲，
申请(专利权)人：湖南聚锂能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：