一种可弯曲电子设备用柔性磷酸铁锂正极材料及制备方法技术

本发明专利技术涉及柔性正极材料的技术领域，提供了一种可弯曲电子设备用柔性磷酸铁锂正极材料及制备方法。该方法先制备聚3,4

【技术实现步骤摘要】
一种可弯曲电子设备用柔性磷酸铁锂正极材料及制备方法


[0001]本专利技术属于柔性正极材料的
，提供了一种可弯曲电子设备用柔性磷酸铁锂正极材料及制备方法。

技术介绍

[0002]随着科技发展、消费升级的不断推进，各种可弯曲、可折叠、可伸缩的电子设备，逐渐进入人们的视野。与之对应的，人们需要不断开发具有相应形变能力的储能系统。这种储能系统需要在能够适应形变的同时，保持良好的电化学性能。
[0003]柔性锂离子电池是一种具有应用前景的柔性储能系统，为适应电池整体的柔性，其正极、负极、隔膜、封装材料等都需要有相应的灵活性。其中，柔性电极材料是其性能发挥的关键。
[0004]传统的锂离子电池电极是将电极浆料涂覆在集流体上，经干燥和冲压剪裁制成电极，再用较硬的外壳封装，金属集流体和外壳都呈刚性，很难反复弯曲而恢复到原有形状，难以满足柔性电极的应用要求。
[0005]目前，人们常采用柔性集流体来代替金属集流体，以制备具有一定柔性的电极。柔性集流体包括碳布、织物、海绵、纸张等，可承受一定弯曲而保持一定的容量，但其柔性有限，难以满足反复弯曲的使用条件。

技术实现思路

[0006]鉴于此，本专利技术提出一种可弯曲电子设备用柔性磷酸铁锂正极材料及制备方法，该方法制得的柔性正极材料经过反复弯曲仍能保持良好的电化学性能。
[0007]为实现上述目的，本专利技术涉及的具体技术方案如下：本专利技术首先提供了一种可弯曲电子设备用柔性磷酸铁锂正极材料的制备方法，具体的制备步骤如下：（1）将离子液体加入去离子水中，超声振荡2
‑
10min，然后加入聚3,4
‑
乙撑二氧噻吩，超声振荡60
‑
90min，得到聚3,4
‑
乙撑二氧噻吩/离子液体分散液；（2）将磷酸铁锂、N
‑
甲基吡咯烷酮加入分散液中，超声振荡20
‑
40min，然后加入螺旋碳纤维、聚偏氟乙烯，超声振荡20
‑
40min，再采用行星式球磨机进行球磨，得到球磨浆料；（3）将球磨浆料均匀地涂覆于基底表面，然后真空干燥形成完整薄膜；（4）将薄膜与基底一起置于去离子水中浸泡，然后用镊子将薄膜与基体分离，取出薄膜，并真空干燥，得到柔性磷酸铁锂正极材料。
[0008]本专利技术采用涂覆成膜的方法制备磷酸铁锂柔性薄膜正极材料，并采用聚3,4
‑
乙撑二氧噻吩、聚偏氟乙烯与磷酸铁锂进行复合。一方面，相对于无机的磷酸铁锂来说，聚3,4
‑
乙撑二氧噻吩和聚偏氟乙烯的分子链具有一定柔性，可使薄膜正极更好地适应各种形变；另一方面，聚3,4
‑
乙撑二氧噻吩的导电性好，可在磷酸铁锂颗粒之间形成良好的导电网络，从而提高材料的电化学性能，而聚偏氟乙烯同时起到粘接作用。
[0009]进一步的，本专利技术在制备聚3,4
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乙撑二氧噻吩分散液时，加入了离子液体。一方面，离子液体的加入可促使聚3,4
‑
乙撑二氧噻吩在去离子水中更好地分散；另一方面，通过离子液体掺杂，可提高材料的离子电导率，从而提高材料的电化学性能。
[0010]更进一步的，本专利技术制备用于涂覆的球磨浆料时加入了螺旋碳纤维。一方面，螺旋碳纤维是一种具有螺旋结构的碳纤维，在微观下具有类似弹簧的结构，受力时可发生拉伸、压缩或弯曲等微变形而不会被破坏，并且具有形状恢复能力，在薄膜正极弯曲时，内部的螺旋碳纤维微弹簧发生相应的变形，同时聚3,4
‑
乙撑二氧噻吩和聚偏氟乙烯的分子链发生运动，上述共同作用下，可在适应形状变化的同时，维持薄膜正极良好的电化学性能；另一方面，螺旋碳纤维具有良好的导电能力，可与聚3,4
‑
乙撑二氧噻吩分子链相互搭接，形成更为完善的导电网络，实现进一步提高材料的电化学性能。N
‑
甲基吡咯烷酮是一种良好的分散剂，既能促进磷酸铁锂分散，又能防止螺旋碳纤维团聚。
[0011]优选的，步骤（1）中，所述离子液体为溴化1
‑
乙烯基
‑3‑
乙基咪唑盐、溴化1
‑
己基
‑3‑
甲基咪唑盐中的一种。
[0012]优选的，步骤（1）中，各原料的重量份为，离子液体1
‑
2份、聚3,4
‑
乙撑二氧噻吩5
‑
7份、去离子水100份。
[0013]优选的，步骤（2）中，所述螺旋碳纤维的螺旋直径为10
‑
20μm，长度为0.5
‑
1mm。
[0014]优选的，步骤（2）中，各原料的重量份为，磷酸铁锂20
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30份、N
‑
甲基吡咯烷酮0.5
‑
1份、螺旋碳纤维1.5
‑
1.8份、聚偏氟乙烯2
‑
4份、分散液100份。
[0015]优选的，步骤（2）中，所述球磨的公转转速为140
‑
160r/min，自转转速为公转转速的2倍，球磨时间为3
‑
5h。
[0016]优选的，步骤（3）中，所述基底为光滑的蓝宝石基底。
[0017]优选的，步骤（3）中，所述球磨浆料的涂覆量为2
‑
3mg/cm2。
[0018]优选的，步骤（4）中，所述浸泡的时间为20
‑
40min。
[0019]本专利技术还提供了上述制备方法制备得到的可弯曲电子设备用柔性磷酸铁锂正极材料。该柔性磷酸铁锂正极材料是先制备聚3,4
‑
乙撑二氧噻吩/离子液体分散液，然后加入磷酸铁锂、N
‑
甲基吡咯烷酮、螺旋碳纤维、聚偏氟乙烯制成球磨浆料，再进行涂覆成膜，经分离、真空干燥而制得。
[0020]本专利技术提供了一种可弯曲电子设备用柔性磷酸铁锂正极材料及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：1.本专利技术的制备方法，通过添加聚3,4
‑
乙撑二氧噻吩、聚偏氟乙烯和螺旋碳纤维，利用聚3,4
‑
乙撑二氧噻吩和聚偏氟乙烯的分子链柔性以及螺旋碳纤维的微弹簧效应，可使材料经过反复弯曲仍保持良好的电化学性能，所得正极材料在可弯曲电子设备中具有良好的应用前景。
[0021]2.本专利技术的制备方法，一方面通过螺旋碳纤维与聚3,4
‑
乙撑二氧噻吩形成导电网络提高材料的电子电导率，另一方面通过离子液体提高材料的离子电导率，可明显提高材料的电化学性能，所得正极材料在高倍率下循环使用后仍具有较高的容量保持率。
具体实施方式
[0022]以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术
的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本专利技术的范围内。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可弯曲电子设备用柔性磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述柔性磷酸铁锂正极材料制备的具体步骤如下：（1）将离子液体加入去离子水中，超声振荡2
‑
10min，然后加入聚3,4
‑
乙撑二氧噻吩，超声振荡60
‑
90min，得到聚3,4
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乙撑二氧噻吩/离子液体分散液；（2）将磷酸铁锂、N
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甲基吡咯烷酮加入分散液中，超声振荡20
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40min，然后加入螺旋碳纤维、聚偏氟乙烯，超声振荡20
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40min，再采用行星式球磨机进行球磨，得到球磨浆料；（3）将球磨浆料均匀地涂覆于基底表面，然后真空干燥形成完整薄膜；（4）将薄膜与基底一起置于去离子水中浸泡，然后用镊子将薄膜与基体分离，取出薄膜，并真空干燥，得到柔性磷酸铁锂正极材料。2.根据权利要求1所述一种可弯曲电子设备用柔性磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述离子液体为溴化1
‑
乙烯基
‑3‑
乙基咪唑盐、溴化1
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己基
‑3‑
甲基咪唑盐中的一种。3.根据权利要求1所述一种可弯曲电子设备用柔性磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，各原料的重量份为，离子液体1
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2份、聚3,4
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乙撑二氧噻吩5
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7份、去离子水100份。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡梅，赵志刚，刘新安，
申请(专利权)人：蔡梅，
类型：发明
国别省市：