[發明專利]一種柔性鋰離子電池負極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201910380032.1
• 申請日: 2019-05-08
• 公開（公告）號: CN110034279B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 劉慧勇;谷建鋒;汪思宇;何鳳清
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H01M4/1393
• 分類號: H01M4/1393;H01M4/04;H01M4/587;H01M4/62;H01M4/66;H01M10/0525
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 裴金華

本發明公開了一種柔性鋰離子負極的制備方法。該法以氧化石墨烯為活性物質，首先加入導電聚合物單體，經聚合得到氧化石墨烯/導電聚合物復合材料，隨后依次加入帶有能與氧化石墨烯活性位點鍵合的彈性體、導電劑和粘結劑，再經過還原得到RGO/導電聚合物/導電劑/粘結劑/彈性體一體化的復合材料,最后經過真空抽濾、干燥、輥壓制得一體化的柔性電極片。本發明所制備得的柔性電極片通過化學鍵鍵合，分子間作用力強，極片在彎曲或者充放電過程中活材料性不易脫落，且通過真空抽濾和輥壓，使得各部分緊密接觸，起到了協同作用。本發明所制得的柔性電極具備良好的柔韌性和電化學性能，在經過彎曲實驗后依舊保持良好的倍率性能和循環性能。

技術領域

本發明涉及一種柔性鋰離子電池負極材料的制備方法，屬于鋰離子電池技術領域。

技術背景

隨著全球能源消耗的迅速增加和產生的環境污染問題，尋找清潔可持續發展的能源成為人們迫切的需求。作為重要儲能器件的鋰離子電池由于綠色環保，環境污染小，而且具備優異的電化學性能如：循環壽命長、容量高、自放電率低、無記憶效應等優點，已廣泛應用于生活的各個領域，如：柔性顯示屏、植入式醫療器械、手機等。其中，制備高能量密度、高功率密度、彎曲折疊后活性物質不易脫落且循環性能良好的柔性鋰離子電池極片備受關注。

傳統的鋰離子電池極片需要將漿料涂覆在金屬集流體表面，即活性材料與集流體通過粘結劑來連接，這種方式不僅耗時費力，而且活性物質往往會由于粘結劑強度不夠，從集流體上脫落，導致電池內阻增大，電化學性能下減。柔性電池極片需要在滿足彎曲折疊的情況下依舊保持良好的電化學性能，傳統的鋰離子電池極片制備工藝無法達到要求。

針對上述問題，研究者對金屬集流體進行表面改性、增韌改性粘結劑或使用共混粘結劑、增加活性物質粘性、在體系中添加彈性體、在金屬集流體表面涂覆導電涂層、開發柔性紙電極、碳布做電極以及各類抽濾成膜技術制作柔性電極。如李峰等在CN 104810504A中用石墨烯經分散、真空抽濾制得石墨烯集流體層,活性電極材料層由漿料抽濾到石墨烯集流體上,干燥、輥壓制得一體化柔性電極極片。龍佳等在CN 108417779A在采用氫氧化鈉/尿素體系使納米纖維溶解成分子鏈的形態,然后經凝固浴后再生的方法制備出碳納米管、活性物質均勻分布的柔性薄膜極片,該電極中各組分連續分布的結構能為電子/離子提供優異的傳輸路徑,減小各組分間的接觸阻抗,從而提高電極的電化學活性和柔韌性。韓建濤等在CN 207381477 U中通過將多層電極材料層和上包覆層、下包覆層逐層疊加，形成類似漢堡結構的電極片，從而實現大尺度的包覆，簡化工藝流程，提高電池的電化學性能參數。

但這些方法由于活性物質與粘結劑、導電劑、集流體等屬于物理力結合，強度低，不能滿足彎折穩定性，活性材料還是會在充放電過程中脫落，導致電化學性能下降，不能滿足使用過程中需要長久彎折的柔性電池。

發明內容

為了解決已有技術的不足，本發明提供了一種鋰離子電池柔性電極的制備方法，所制備得的柔性電極片中由于活性材料、粘結劑、導電劑、彈性體、集流體經過化學鍵結合為一體，分子間作用力變強，使得極片在彎曲或者充放電過程中活材料性不易脫落，而且通過真空抽濾，使得各部分緊密接觸，起到了協同作用。本發明所制得的柔性電極具備良好的柔韌性和電化學性能，在經過彎曲實驗后依舊保持良好的倍率性能和循環性能。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：

一種柔性鋰離子電池負極材料的制備方法，以還原的氧化石墨烯為活性材料，具體制作以氧化石墨烯為原料，加入粘結劑、導電劑、彈性體和集流體，并通過多步聚合反應，再利用氫碘酸經還原反應，使之以化學鍵結合為一體；所述集流體是導電聚合物；所述粘結劑、彈性體和導電劑均是帶有能與氧化石墨烯活性位點反應的官能團。