[發(fā)明專利]一種基于3D打印技術(shù)制備陰陽極同軸鋰離子電池的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410237605.2
• 申請日: 2014-05-31
• 公開（公告）號: CN104409776B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊尊先;郭太良;龐海東;胡海龍;徐勝;呂軍
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

1.?一種基于3D打印技術(shù)制備陰陽極同軸鋰離子電池的方法，其特征在于：利用3D打印技術(shù)，制備出以磷酸鐵鋰為陰極材料，以多孔聚偏氟乙烯膜為隔膜、以多孔氧化錳為陽極材料的陰陽極同軸復(fù)合材料，最后再通過封裝制備出陰陽極同軸鋰離子電池。

2.??根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于3D打印技術(shù)制備陰陽極同軸鋰離子電池的方法，其特征在于：所述的制備方法包括以下步驟：

（1）稱取1-5g磷酸鐵鋰超聲溶入10-150ml去離子水和5-80ml乙二醇中；稱取1-10g氧化錳超聲溶入第一混合溶液中；稱取1-5g聚偏氟乙烯溶入10-100ml第二混合溶液中；

（2）將上述三種溶液分別球磨1-48h后，轉(zhuǎn)移到離心機(jī)中，3500-4500rmp下處理1-10min后過濾去除大顆粒物質(zhì)，隨后再將濾液轉(zhuǎn)移到離心機(jī)中3000-4000rmp下離心處理1-5h后過濾；

（3）將上述過濾后所得的三種物質(zhì)分別分散到第三混合溶液中，強(qiáng)力攪拌1-3h后，常溫下自然蒸發(fā)至質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼?0-70%；

（4）取規(guī)格為10×8mm的玻璃片作為基片，利用掩膜板遮蓋蒸發(fā)鍍膜技術(shù)在玻璃基片表面制備得到圖形化金電極，分別作為電池陰極和陽極集流器；

（5）利用具有同軸套管打印頭的3D打印機(jī)在基片表面打印以氧化錳為陽極材料、以聚偏氟乙烯為隔膜、以磷酸鐵鋰陽極材料的同軸電極材料，一并打印出相應(yīng)的電極引線；

（6）將打印好同軸電極材料的玻璃基片置于管式爐中進(jìn)行熱處理，冷卻后即得到由外到內(nèi)依次是多孔氧化錳、多孔聚偏氟乙烯、磷酸鐵鋰的同軸電極材料；?

（7）利用聚甲基丙烯酸甲酯塑料板及聚二甲基硅氧烷密封膠沿著玻璃基片將同軸電極材料四周圍起后，轉(zhuǎn)移到手套箱內(nèi)，在氬氣保護(hù)下滴入電解液，待完全浸潤后再用聚甲基丙烯酸甲酯塑料板及聚二甲基硅氧烷密封膠將其上方蓋住并密封，即得到組成陰陽極同軸鋰離子電池。

3.??根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于3D打印技術(shù)制備陰陽極同軸鋰離子電池的方法，其特征在于：所述的同軸套管打印頭有內(nèi)、中、外三層管，內(nèi)管直徑為20-30um，中管直徑為30-40um、外觀直徑為40-50um。

4.??根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于3D打印技術(shù)制備陰陽極同軸鋰離子電池的方法，其特征在于：所述的第一混合溶液為1-5g?聚甲基丙烯酸甲酯、10-200ml去離子水和5-80ml乙二醇的混合溶液。

5.??根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于3D打印技術(shù)制備陰陽極同軸鋰離子電池的方法，其特征在于：所述的第二混合溶液為N-甲基吡咯烷酮、聚乙二醇、LiCl、聚甲基丙烯酸甲酯，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為75-85%、10-20%、1-5%和10-20%。

6.?根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于3D打印技術(shù)制備陰陽極同軸鋰離子電池的方法，其特征在于：所述的第三混合溶液為丙三醇、羥丙基纖維素、羥乙基纖維素和去離子水，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為50-65%、15-20%、1-5%和20-30%。

7.??根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于3D打印技術(shù)制備陰陽極同軸鋰離子電池的方法，其特征在于：所述的電池陰極和陽極集流器，其位置位于玻璃基片兩端，其長度為1-2mm，寬度為8mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于3D打印技術(shù)制備陰陽極同軸鋰離子電池的方法，其特征在于：所述的利用具有同軸套管打印頭的3D打印機(jī)在基片表面打印以氧化錳為陽極材料、以聚偏氟乙烯為隔膜、以磷酸鐵鋰陽極材料的同軸電極材料，一并打印出相應(yīng)的電極引線，其中打印同軸電極材料和電極引線的具體步驟為：通過電腦控制，從陽極集流器區(qū)域開始打印，先控制外管打印氧化錳材料；待打印區(qū)域進(jìn)入玻璃面后，控制內(nèi)、中、外管同時打印，且分別打印磷酸鐵鋰材料、聚偏氟乙烯、氧化錳材料；待打印區(qū)域進(jìn)入陰極集流器后，控制內(nèi)管打印磷酸鐵鋰材料，按此規(guī)律依次打印完一層之后重復(fù)上面的步驟在該層上面繼續(xù)打印另一層，直至打印結(jié)束。

9.??根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于3D打印技術(shù)制備陰陽極同軸鋰離子電池的方法，其特征在于：所述的熱處理溫度為50-300℃，時間為1-5h。