[發明專利]一種電極打印材料氣霧劑及制備方法

在審

• 申請號: 201711209245.5
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107978730A
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 屈銀虎;祁攀虎;時晶晶;成小樂;符寒光;周思君;劉曉妮
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M10/0525
• 代理公司: 西安弘理專利事務所61214
• 代理人: 王奇

技術領域

本發明屬于鋰離子電池電極材料技術領域，涉及一種電極打印材料氣霧劑，本發明還涉及該種電極打印材料氣霧劑的制備方法。

背景技術

鋰離子電池的性能主要取決于所用電池內部材料的結構和性能，這些電池內部材料包括電極材料、電解質和隔膜，其中，電極材料是決定電池性能的最關鍵因素，因此廉價、高性能的正、負極材料及其制備工藝的研究一直是鋰離子電池行業發展的重點。

鋰離子電化學仍是一門新興的學科，如何改進鋰離子電池的性能，如容量、功率、穩定能、安全性、成本、壽命和環境保護等方面，仍有極大的探索空間和發展潛力。許多研究都從電極材料及其制備工藝的改進對鋰離子電池進行優化，如加入電極增強相、導電劑和在電解液中加入添加劑等來提高鋰離子電池的性能。

目前，簡單的3D打印技術允許在一個亞毫米規模上打印出功能性墨水的細絲形狀，利用這些功能，從而在基板上制備出電極材料。而國內大多數還是采用化學氣相沉積方法以及物理沉積方法，除此之外，部分研究小組還嘗試在低溫下采用水熱法來制備薄膜電極。

傳統的鋰離子電池技術，無法生產微型和特殊形狀的鋰離子電池，3D打印技術最大的優勢是能夠根據需求定制具有特殊形狀的電池，例如在一些微型機器人領域，極大擴展鋰離子電池的應用領域。

發明內容

本發明的目的是提供一種電極打印材料氣霧劑，解決了現有的鋰離子電池技術，無法生產微型和特殊形狀鋰離子電池，無法滿足特殊用途的問題。

本發明的另一目的是提供該種電極打印材料氣霧劑的制備方法，解決了現有技術中的鋰離子電池材料，難以滿足3D打印的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種電極打印材料氣霧劑，按照質量百分比由以下組分組成澄明溶液A，其中，酚醛樹脂為0.5％～7％，固化劑為0.05％～0.7％，表面活性劑為0.05％～0.2％，余量為溶劑，總計為100％；在澄明溶液A中加入正極材料或負極材料，再加入電極增強相得到混合溶液B，正極材料或負極材料及電極增強相一起稱為混合電極相，混合電極相占混合溶液B質量百分比的10％～30％；混合溶液B和潤滑劑一起攪拌均勻得到混合溶液C，潤滑劑的質量為混合溶液B總質量的0.1％～0.5％；最后灌裝，每個250ml-1000ml耐壓容器中加入拋射劑3～15g，即為電極打印材料氣霧劑。

本發明所采用的另一技術方案是，一種電極打印材料氣霧劑的制備方法，按照以下步驟實施：

步驟1、按照質量百分比，先分別稱取酚醛樹脂為0.5％～7％、固化劑為0.05％～0.7％、表面活性劑為0.05％～0.2％，余量為溶劑；

再將稱取的酚醛樹脂、固化劑、表面活性劑一起溶于溶劑中，攪拌均勻，得到澄明溶液A；

步驟2、在澄明溶液A中加入一種正極材料，或者在澄明溶液A中加入一種負極材料；

然后再分別加入一種電極增強相，得到含正極材料的混合溶液B，或得到含負極材料的混合溶液B，

正極材料與電極增強相一起稱為混合電極相，正極材料與電極增強相的質量百分比為95～99.5：0.5～5；或者，負極材料與電極增強相一起稱為混合電極相，負極材料與電極增強相的質量百分比同樣為95～99.5：0.5～5；混合電極相質量百分比占混合溶液B的10％～30％；

步驟3、先對玻璃容器進行玻瓶搪塑，然后將混合溶液B和潤滑劑一起加入玻瓶搪塑后的玻璃容器中，潤滑劑的質量為混合溶液B總質量的0.1％～0.5％，攪拌均勻得到混合溶液C；最后將混合溶液C利用灌裝機在常壓下裝入耐壓容器，通入適量的氟利昂，使得氟利昂部分揮發時能夠帶走容器中的空氣；裝上閥門，軋緊封帽；

步驟4、采用壓灌法壓入拋射劑，

先將耐壓容器內的空氣抽空，液化的拋射劑經砂棒過濾后進入壓裝機，通過壓裝機將定量的拋射劑灌入耐壓容器內，每個250-1000ml耐壓容器中加入拋射劑3～15g，即得電極打印材料氣霧劑。

本發明的有益效果是，基于在正負極兩種電極材料中加入電極增強相微粒的方法，增強其電化學性能，利用拋射劑的壓力將混合溶液以液體微粒噴出，從而制備出能夠應用于3D打印的電極材料氣霧劑，具體包括：

1)采用在電極材料中添加電極增強相及潤滑劑，提高其電極材料的導電性；從而利用3D打印技術在基板上打印出所需形狀的電極墨水。

2)本發明制備方法操作簡單，原料易得，工藝路線簡單，無污染。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明進行詳細說明。