[發(fā)明專利]一種3D打印材料

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710936375.2
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN107698915A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁超;黃健鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞華南設(shè)計創(chuàng)新院
• 主分類號: C08L33/04
• 分類號: C08L33/04;C08L83/05;C08L75/14;C08K3/38;C08K3/22;B33Y70/00;B33Y10/00
• 代理公司: 深圳市智圈知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)44351
• 代理人: 韓紹君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于3D打印技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于制作柔性電池基體的3D打印材料。

背景技術(shù)

隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的電子設(shè)備正在向著輕薄化、柔性化、可穿戴的方向發(fā)展，例如三星和LG等公司都推出的曲面屏手機。目前發(fā)展柔性電子技術(shù)最大的挑戰(zhàn)之一就是與之相適應(yīng)的輕薄且柔性的電化學儲能器件。傳統(tǒng)的鋰離子電池、超級電容器等產(chǎn)品是剛性的，在彎曲、折疊時，容易造成電極材料和集流體分離，影響電化學性能，甚至導致短路，發(fā)生嚴重的安全問題。因此為了適應(yīng)下一代柔性電子設(shè)備的發(fā)展，柔性儲能器件成為了近幾年的研究熱點。

3D打印(3D printing)技術(shù)又稱三維打印技術(shù)，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。它無需機械加工或任何模具，就能直接從計算機圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件，從而極大地縮短產(chǎn)品的研制周期，提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。隨著3D打印技術(shù)的日益完善，3D打印技術(shù)已廣泛應(yīng)用于軍事、電子、醫(yī)學、生物、新能源等領(lǐng)域，尤其是新型3D打印集成鋰離子電池的出現(xiàn)，有效實現(xiàn)了鋰離子電池陰陽極及其封裝系統(tǒng)的有效集成，大大提高了電池電極材料中活性物質(zhì)的比例，縮短了鋰離子電池充放電過程中的遷移距離，提高了鋰離子的擴散速率和遷移率。

然而，現(xiàn)有的3D打印技術(shù)所制備的鋰離子電池一般為不需要隔膜的陰陽極叉指結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)易于打印，但鋰離子電池電極材料在鋰存儲過程中體積變化顯著且應(yīng)力較大，在充放電過程中電極易變形甚至坍塌。如果將這種陰陽極叉指結(jié)構(gòu)應(yīng)用于柔性電池，經(jīng)過多次彎折變形后復原，電極的損壞速度更快。因此，基于3D打印技術(shù)對上述結(jié)構(gòu)進行改進，是解決這一問題的關(guān)鍵。

為了解決這一技術(shù)問題，我司提供了一種柔性電池的3D打印方法，它主要包括如下步驟：(1)利用三維軟件建模，設(shè)計柔性電池基體及基蓋的結(jié)構(gòu)、集流體的形狀和位置、正/負極漿料的形狀和位置、擋板的形狀和位置；(2)根據(jù)三維模型打印柔性電池基體及基蓋，其中，基體和基蓋內(nèi)部設(shè)計有相互嚙合的三角形齒形面；(3)將導電材料打印到基體的齒形面，形成交叉指型集流體，其中交叉指型集流體的根部與所述三角形的頂部棱線相垂直，所述交叉指型集流體的指部位于所述三角形的兩腰并與所述三角形的頂部棱線相平行；(4)將正/負極漿料打印到正/負極集流體上，形成柔性電池的正/負極；(5)在正/負極之間打印擋板，所述擋板的頂部距離三角形腰面的距離大于等于所述正/負極集流體與所述正/負極厚度之和；(6)將集體和基蓋封裝在一起，其三角形齒形區(qū)相互吻合，其內(nèi)部空隙構(gòu)成電解液的存儲空間。該方法對傳統(tǒng)的叉指型電極的結(jié)構(gòu)進行了改進，使其能夠用于柔性電池，在充放電過程中結(jié)構(gòu)完整，經(jīng)過多次彎折復原，結(jié)構(gòu)依然完整、牢固。此外，其還增大了柔性電池中電極材料活性物質(zhì)的比例，提高了柔性電池的電化學性能。

由于上述3D打印方法中柔性電池基體、基蓋和擋板結(jié)構(gòu)復雜、對材料成型后的柔韌性、耐腐蝕、抗疲勞等要求較高，故我司還特制了一種3D打印材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在揭示背景技術(shù)中提到的3D打印材料，該3D打印材料具有打印過程流暢、成型快、無毛刺、無斷裂等優(yōu)點，采用該材料打印的柔性電池基體柔韌性好、耐腐蝕、抗疲勞，經(jīng)過反復彎折仍能保持無撕裂、無勞損。

本發(fā)明揭示的3D打印材料，主要由含氫硅油10～25份、丙烯酸酯15～30份、聚氨酯丙烯酸樹脂15～60份、丙烯酸辛酯10～20份、氟硼酸重氮鹽1～8份、二氧化鈦納米粉0.01～1份、二丙酮醇0.1～2份、辛醇0.1～2份組成。

作為本發(fā)明改進的技術(shù)方案，上述3D打印材料主要由含氫硅油15～22份、丙烯酸酯20～28份、聚氨酯丙烯酸樹脂24～48份、丙烯酸辛酯12～18份、氟硼酸重氮鹽2～6份、二氧化鈦納米粉0.1～0.5份、二丙酮醇0.5～1.5份、辛醇0.5～1.5份組成。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，上述3D打印材料主要由含氫硅油20份、丙烯酸酯25份、聚氨酯丙烯酸樹脂33.7份、丙烯酸辛酯15份、氟硼酸重氮鹽4份、二氧化鈦納米粉0.3份、二丙酮醇1份、辛醇1份組成。