一种多孔碳复合锂电池干法电极的制备方法技术

本发明专利技术提供一种多孔碳复合锂电池干法电极的制备方法，通过将活性物质、导电剂、多孔碳和粘结剂混合均匀后，采用双螺杆挤压，挤出造粒，分别制备第一颗粒和第二颗粒，混合得到混合颗粒；随后将混合颗粒于碾压机上碾压，得到干法电极膜；通过预先向箔材表面喷涂导电胶后，形成导电涂层，将干法电极膜分别均匀粘贴在导电涂层箔材上，加热，碾压，即得多孔碳复合锂电池干法电极。本发明专利技术制备过程不使用溶剂，环境友好，节省生产时间和设备成本，并避免了溶剂导致的电池性能劣化问题；且本发明专利技术采用挤出造粒的形式更容易控制粘结剂的纤维化程度，生产过程简单高效。生产过程简单高效。生产过程简单高效。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔碳复合锂电池干法电极的制备方法


[0001]本专利技术属于电化学领域，涉及一种多孔碳复合锂电池干法电极的制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为一种新型储能器件，因其具有能量密度大、工作温度范围宽、循环寿命长和可快速充放电等优点被广泛应用。传统的锂离子电池常采用湿法工艺，利用水或者有机溶剂制备浆料进行涂布，有机溶剂不仅会造成环境污染，能耗高等问题。而且，在制备过程中还会引起水分含量过高从而导致电池在长时间的循环过程中出现膨胀、性能衰减过快等问题。
[0003]基于以上的问题，已有不少研究者选择采用干法制备电极，将活性材料、导电材料、粘结剂等组成混合粉料，挤出压延形成连续的自支撑干涂层，将该涂层与集流体压合以形成电极极片。虽然这种干法电极制备工艺过程简单、无干燥过程、更灵活、环境友好，可以有效节省材料、时间和人工成本，避免了长时间的高温、超低真空的干燥除水过程，在降低产品能耗过程的同时提升产品的循环使用寿命。
[0004]但在现行干法制备电极工艺中，粘结剂以纤维形态存在，由于制备过程中粘结剂通过喷射研磨等方法进行纤维化，纤维化难度大，剪切力高会导致粘结剂的粘结性能下降，正负极活性材料发生部分失活、正负极活性材料表面的涂层开裂等，而且高的剪切力对设备的要求很高，造成生产成本较高，不利于大规模的生产，若剪切力低，粘结剂纤维化程度低，不足以粘连活性材料和导电剂，容易出现粉末脱落等问题。
[0005]因此，如何提供一种操作简便且性能优异的锂电池干法电极的制备方法是本领域技术人员亟待解决的技术难题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术针对现有技术存在的不足之处，提供一种多孔碳复合锂电池干法电极的制备方法。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种多孔碳复合锂电池干法电极的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：
[0009]1)将活性物质、导电剂、多孔碳和粘结剂混合均匀，分成两份，第一份采用双螺杆挤压进行第一挤出造粒，得到具有第一粒度的第一颗粒；第二份采用双螺杆挤压进行第二挤出造粒，得到具有第二粒度的第二颗粒；把第一颗粒和第二颗粒按比例混合，得到混合颗粒；
[0010]2)将混合颗粒置于加热的碾压机上进行碾压，得到干法电极膜；
[0011]3)通过预先向箔材表面喷涂导电胶后，形成导电涂层，将干法电极膜分别均匀粘贴在导电涂层箔材上，加热，碾压，即得所述多孔碳复合锂电池干法电极。
[0012]可选地，所述混合颗粒包括如下组成，按照质量百分比计：
[0013]活性物质80％
‑
99％、导电剂0.5％
‑
5％、多孔碳0.5
‑
2％、粘结剂1％～10％。
[0014]进一步地，所述活性物质至少为三元锂、磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂及石墨中的一种，所述导电剂至少为super
‑
P，科琴黑，碳纳米管，碳纤维中的一种，所述粘结剂为聚四氟乙烯PTFE、热塑性弹性体SEBS、聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA中的一种。
[0015]可选地，所述多孔碳的比表面积在1000
‑
2500m2/g，且所述多孔碳是活性碳、活性碳纤维、碳气凝胶中的一种。
[0016]进一步地，所述多孔碳的粒度为5
‑
10μm，所述第一颗粒的粒度为0.2
‑
1mm，所述第二颗粒的粒度为1
‑
5mm，所述混合颗粒的粒度为0.5
‑
5mm。
[0017]更进一步地，所述第一颗粒和第二颗粒的混合质量比为1:1
‑
1:10。
[0018]需要说明的是，多孔碳是一种具有连续纳米多孔材料结构的碳材料，具有高比表面积、高孔隙率、良好导电性以及孔径可控等性能，受到广泛关注。
[0019]而且，多孔碳的粒径控制在5
‑
10μm范围之内，以避免粒径过大或过小，不利于粘结。
[0020]可选地，步骤2)中，碾压温度为60
‑
200℃，碾压压力为2
‑
10个大气压。
[0021]可选地，步骤3)中，碾压温度为60
‑
200℃，碾压压力为2
‑
5个大气压。
[0022]需要说明的是，碾压的目的是提高电极膜的密度和强度，进而提高电池的能量密度；且和箔材碾压是制造电池集流体，便于后续的加工及焊接。
[0023]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供的一种多孔碳复合锂电池干法电极的制备方法，具有如下优异效果：
[0024]1)本专利技术制备过程不使用溶剂，环境友好，节省生产时间和设备成本，并避免了溶剂导致的电池性能劣化的问题。
[0025]2)本专利技术通过把不同粒径的第一颗粒和第二颗粒制备成混合颗粒再碾压，可以制备得到更致密的干法电极膜。
[0026]3)本专利技术通过将多孔碳与锂电池材料复合制备干法电极，可以提高电解液的吸收和保持率，从而提高电池性能延长循环寿命。
[0027]4)本专利技术采用挤出造粒的形式更容易控制粘结剂的纤维化程度，生产过程简单高效。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0029]图1为实施例1制备的电池极片扫描电镜图。
[0030]图2为对比例制备的电池极片扫描电镜图。
[0031]图3为实施例1和对比例的电极电性能图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例及说明书附图，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。
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。
[0033]本专利技术实施例公开了一种多孔碳复合锂电池干法电极的制备方法。
[0034]为更好地理解本专利技术，下面通过以下实施例对本专利技术作进一步具体的阐述，但不可理解为对本专利技术的限定，对于本领域的技术人员根据上述
技术实现思路
所作的一些非本质的改进与调整，也视为落在本专利技术的保护范围内。
[0035]下面，将结合具体实施例，对本专利技术的技术方案作进一步的说明。
[0036]实施例1
[0037]一种多孔碳复合锂电池干法电极的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：
[0038]1)将85份磷酸铁锂、3份super
‑
P、2份活性炭和10份热塑性弹性体SEBS混合均匀，分成两份，第一份采用双螺杆挤压，挤出造粒得到粒度0.3mm的第一颗粒；第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔碳复合锂电池干法电极的制备方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：1)将活性物质、导电剂、多孔碳和粘结剂混合均匀，分成两份，第一份采用双螺杆挤压进行第一挤出造粒，得到具有第一粒度的第一颗粒；第二份采用双螺杆挤压进行第二挤出造粒，得到具有第二粒度的第二颗粒；把第一颗粒和第二颗粒按比例混合，得到混合颗粒；2)将混合颗粒置于加热的碾压机上进行碾压，得到干法电极膜；3)通过预先向箔材表面喷涂导电胶后，形成导电涂层，将干法电极膜分别均匀粘贴在导电涂层箔材上，加热，碾压，即得所述多孔碳复合锂电池干法电极。2.根据权利要求1所述的多孔碳复合锂电池干法电极的制备方法，其特征在于，所述混合颗粒包括如下组成，按照质量百分比计：活性物质80％
‑
99％、导电剂0.5％
‑
5％、多孔碳0.5
‑
2％、粘结剂1％～10％。3.根据权利要求2所述的多孔碳复合锂电池干法电极的制备方法，其特征在于，所述活性物质至少为三元锂、磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂及石墨中的一种，所述导电剂至少为super
‑
P，科琴黑，碳纳米管，碳纤维中的一种，所述粘结剂为聚四氟乙烯PTFE、热塑性弹性体SEBS、聚乙烯PE、聚丙烯PP、...

【专利技术属性】
技术研发人员：马春印，薛龙均，刘凤丹，
申请(专利权)人：溧阳市溧泉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：