【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池电极制造，具体涉及一种适用于纳米级电极材料的高载量极片的制备方法。
技术介绍
1、高能量密度锂离子电池在电子器件、电动汽车以及电网储能等方面有巨大的应用前景。除开发先进的电极活性材料外，高面容量电极同样可以提升电池能量密度、降低单位瓦时成本，因而受到越来越多的关注。纳米级电极材料具有较高的比表面积，快速的离子和电子传输性能，但提高单位面积负载会导致电极迂曲度增加，影响电解液对极片的充分浸润，从而制约电荷传输速率和活性材料利用率。尤其是与其它微米级电极材料相比，纳米级电极材料厚电极迂曲度更高，因而也面临诸多挑战：厚极片涂层和集流体易剥离、电极完整性差，极片内部离子电子传输动力学缓慢，压实状态极片浸润性差等。虽然一些技术如冷冻干燥、真空抽滤、相分离等可以制备具有特殊孔结构的超厚极片，但是难以低成本地直接应用于工业水平的电极制造。
技术实现思路
1、针对上述目前纳米级电极材料厚极片制备过程中存在的问题，本专利技术提出一种适用于纳米级电极材料的高载量极片的制备方法，具体包括对纳米级电极材料进行包覆处理，得到具有聚合物1包覆的电极材料浆料，然后将电极材料浆料和含有聚合物2的导电浆料混合匀浆，涂布，干燥，得到具有高面载量的极片。该方法可以兼容目前电芯制备过程的匀浆和涂布工序，可以制备面容量在3mah/cm2以上的极片。
2、作为本专利技术的第一目的，本专利技术提供一种具有聚合物1包覆的电极材料浆料制备方法，包括前驱体溶液制备，然后在所述前驱体溶液中加入纳米级电极材
3、所述聚合物1为聚丙烯酸、聚丙烯酸锂、聚偏氟乙烯、α-环糊精、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚多巴胺、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚苯胺及其共聚物中的一种或多种。
4、包覆层与电极材料的质量比为0.025:1～0.1:1。
5、通过调整溶剂占比，使体系固含量控制在～16％左右，一方面提供较好的包覆环境，另一方面可以保证后续导电浆料的加入以后，体系的粘度适合匀浆工序。
6、作为本专利技术的第二目的，本专利技术提供一种含有聚合物2的导电浆料。
7、所述聚合物2为聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基二苯醚二磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、双十二烷基二甲基溴化铵、双十八烷基二甲基溴化铵、曲拉通x-100、曲拉通x-114、曲拉通x-405、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、海藻酸钠中的一种或多种物质。一方面聚合物2可作为表面活性剂利用包覆产生空间位阻作用对单壁碳纳米管分散，另一方面，聚合物2可与电极材料浆料中的聚合物1通过物理或者化学作用结合，提升极片稳定性。
8、聚合物2和单壁碳纳米管的比例为1:1～5:1。
9、导电浆料的固含量为0.4％～2.4％。
10、作为本专利技术的第三目的，本专利技术提供一种高面载量极片，其特征在于，所述制备方法无需额外添加粘结剂，含聚合物1的电极材料与含聚合物2的单壁碳纳米管的质量比在98:2到80:20之间，且电极面容量大于3mah/cm2。
11、极片通过浆料刮涂，烘干，裁剪工序得到，极片表面平整光滑无裂纹，经过裁剪也没有出现膜层与集流体剥离的现象。经过电化学性能测试，厚电极面容量大于3mah/cm2，最高可达15mah/cm2。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种适用于纳米级电极材料的高面载量极片的制备方法，其特征在于，制备方法包括对纳米级电极材料进行包覆处理，得到具有聚合物1包覆的电极材料浆料，然后将该电极材料浆料和含有聚合物2的导电浆料按一定比例混合均匀，涂布，干燥，得到具有高面载量的极片。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米级电极材料的平均粒径在10～900nm之间，电极材料为磷酸铁锂、硫化聚丙烯腈、磷酸锰铁锂中的一种或一种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述包覆处理包括：制备前驱体溶液，然后在前驱体溶液中加入纳米级电极材料进行包覆得到具有包覆层的电极材料浆料。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物1具有锂离子导通能力，具体的，聚合物1为聚丙烯酸、聚丙烯酸锂、α-环糊精、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚多巴胺、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述前驱体溶液由聚合物1和溶剂构成，聚合物1和溶剂的质量比在0.008～0.022之间，保
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电浆料是由单壁碳纳米管、聚合物2和溶剂组成的分散液，其中聚合物2为表面活性剂或具有一定空间位阻的聚合物粘结剂，可以在促进碳纳米管分散的同时与聚合物1相互作用，从而提升极片结构完整性、缓冲充放电过程中电极所承受的应力，具体的，聚合物2为聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基二苯醚二磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、双十二烷基二甲基溴化铵、双十八烷基二甲基溴化铵、曲拉通X-100、曲拉通X-114、曲拉通X-405、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、海藻酸钠、聚偏氟乙烯中的一种或两种及以上的组合。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物1和聚合物2通过化学或物理作用相互交联。
8.根据权利要求1所述的高面载量极片，其特征在于，所述制备方法无需额外添加粘结剂，含聚合物1的电极材料与含聚合物2的单壁碳纳米管的质量比在98:2到80:20之间，且电极面容量大于3mAh/cm2。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于纳米级电极材料的高面载量极片的制备方法，其特征在于，制备方法包括对纳米级电极材料进行包覆处理，得到具有聚合物1包覆的电极材料浆料，然后将该电极材料浆料和含有聚合物2的导电浆料按一定比例混合均匀，涂布，干燥，得到具有高面载量的极片。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米级电极材料的平均粒径在10～900nm之间，电极材料为磷酸铁锂、硫化聚丙烯腈、磷酸锰铁锂中的一种或一种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述包覆处理包括：制备前驱体溶液，然后在前驱体溶液中加入纳米级电极材料进行包覆得到具有包覆层的电极材料浆料。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物1具有锂离子导通能力，具体的，聚合物1为聚丙烯酸、聚丙烯酸锂、α-环糊精、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚多巴胺、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述前驱体溶液由聚合物1和溶剂构成，聚合物1和溶剂的质量比在0.008～0.022之间...
【专利技术属性】
技术研发人员：张锁江，张兰，左卫京，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。