利用3D打印制备固态锂离子电池的方法及得到的锂离子电池技术

本发明专利技术公开了一种利用3D打印制备固态锂离子电池的方法及得到的锂离子电池，包括以下步骤：S1、制备正极墨水、负极墨水和复合电解质墨水；S2、将正极墨水置于3D打印机针筒中，在玻璃基板上逐层打印并同时进行光固化，得到3D打印正极；S3、将复合电解质墨水置于3D打印机针筒中，在正极表面逐层打印并同时进行光固化，得到电解质；S4、将负极墨水置于3D打印机针筒中，在电解质表面逐层打印并同时进行光固化；S5、外层打印封装即得。本发明专利技术的方法结合了墨水直写成型和光固化成型的优点，可以实现3D打印一体化连续制备固态电池，提高了固态电解质与电极间紧密结合度，无需传统光固化工艺脱脂且无需大量添加剂，简化了配方和成型流程，整个打印制备过程避免了传统电池制备过程中所需的集流体、粘结剂、干燥、极片压实、组装、热塑封等过程，极大简化了制备工艺。极大简化了制备工艺。极大简化了制备工艺。

【技术实现步骤摘要】
利用3D打印制备固态锂离子电池的方法及得到的锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池制备
，特别涉及一种利用3D打印制备固态锂离子电池的方法及得到的锂离子电池。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车的快速发展和电网发展新型储能的需求增长，对于提高电池的能量密度和安全性能越来越迫切。传统锂离子电池大多采用液态有机电解质，其易燃、高压分解，导致电池安全性能较差。固态电池的出现可以有效解决这些缺点，其能显著提升电池的能量密度和安全性能，是锂离子电池未来发展的必然趋势。对于固态电池来讲，其技术难点之一在于提高电解质与电极固固界面稳定性，促进离子迁移速率。但传统的固态电池制备方法是分别制备出电极和电解质，再进行组装，该方法不仅不利于提高固固界面紧密度，导致界面阻抗增大，而且工艺流程耗时长。
[0003]近年来兴起的3D打印技术可彻底改变传统平面电极结构，可以根据需求定制复杂三维结构的电极和固态电解质结构，有利缩短锂离子迁移距离，提高锂离子扩散速率。但目前3D打印技术制备锂离子电池工艺比较复杂，通常单独打印出正极、负极，再与电解质在手本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用3D打印制备固态锂离子电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、取正极、负极和复合电解质墨水分别在磁力搅拌机上搅拌均匀，分别得到正极墨水、负极墨水和复合电解质墨水；S2、将正极墨水置于3D打印机针筒中，设置打印机参数，在玻璃基板上逐层打印并同时进行光固化，得到3D打印正极；S3、将复合电解质墨水置于3D打印机针筒中，设置打印机参数，在S2打印出来的正极表面逐层打印并同时进行光固化，得到与正极表面紧密结合的电解质；S4、将负极墨水置于3D打印机针筒中，设置打印机参数，在S3打印出来的电解质表面逐层打印并同时进行光固化，得到与电解质表面紧密结合的负极，进而得到正极/电解质/负极电池结构件；S5、将S4得到的电池结构件从玻璃板上剥离，外层打印封装，封装材料为光敏环氧树脂，即得。2.如权利要求1所述的利用3D打印制备固态锂离子电池的方法，其特征在于，所述正极墨水、负极墨水和复合电解质墨水中均含有光固化功能剂，所述光固化功能剂包括聚合物单体和光引发剂，聚合物单体和光引发剂的质量比为50
‑
150:1。3.如权利要求2所述的利用3D打印制备固态锂离子电池的方法，其特征在于，所述聚合物单体选自丙烯酸羟乙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、环氧环己烷、乙氧基化三甲基丙烷三丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯中的一种或多种；所述光引发剂为三甲基苯甲酰基
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二苯基氧化膦、2
‑
羟基
‑2‑
甲基1
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苯基1
‑
丙酮、1
‑
羟基环己基苯基甲酮、2，2
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二羟甲基丙酸、二甲苯酮中的一种或多种。4.如权利要求3所述的利用3D打印制备固态锂离子电池的方法，其特征在于，按质量百分数计，所述正极墨水包括1％
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10％的光固化功能剂、75％
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90％的正极活性材料、2％
‑
10％的导电剂和1％
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8％的分散剂，所述正极活性材料选自钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰三元、镍钴铝材料、锰基富锂材料中的一种或多种；所述导电剂选自导电炭黑、导电石墨、碳纳米管、乙炔黑、石墨烯、碳纤维中的一种或多种；所述分散剂选自聚丙烯酸、乙腈、N
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甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、乙醇、丙三醇、碳酸乙烯、碳酸丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：王萌，苏岳锋，李宁，陈来，黄擎，卢赟，曹端云，吴锋，
申请(专利权)人：北京理工大学重庆创新中心，
类型：发明
国别省市：