[發明專利]一種溶劑-非溶劑法制備自支撐柔性電極的方法及自支撐柔性電極

在審

• 申請號: 201910858982.0
• 申請日: 2019-09-11
• 公開（公告）號: CN110752348A
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 武漢瑞科美新能源有限責任公司
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/133;H01M4/134;H01M4/136;H01M4/1391;H01M4/1393;H01M4/1395;H01M4/1397;H01M4/04;H01M10/0525
• 代理公司: 42257 武漢大楚知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 徐楊松

本發明涉及一種溶劑?非溶劑法制備自支撐柔性電極的方法，包括如下步驟：將活性物質、導電劑、粘結劑和溶劑配成漿料；將漿料涂布于基板上，并轉移至水中靜置；涂有漿料的基板在水中靜置結束后對其進行干燥處理，撕膜，得到自支撐柔性電極。一種自支撐柔性電極，采用上述方法制得。本發明的有益效果為：制備方法簡單，制造設備廉價易得，電極無需集流體就能滿足良好的柔性，所制備的自支撐柔性電極無需使用造孔劑、無需額外復雜的后處理工作，就能制備出微觀多孔的自支撐柔性電極，制備的自支撐柔性電極具有微孔結構，更有利于鋰離子傳導，從而在不降低機械性能和柔性的前提下，電化學性能有著大幅的提升，適用于大規模制備自支撐柔性電極。

技術領域

本發明涉及電池領域，具體涉及一種溶劑-非溶劑法制備自支撐柔性電極的方法及自支撐柔性電極。

背景技術

鋰離子電池(LiBs)具有高能量密度、高循環穩定性和環境友好性等優勢已被廣泛用于各種電子設備中，同時，隨著便攜式電話和可植入傳感器等柔性可穿戴電子設備的迅速發展，柔性鋰離子電池的設計理念越來越受到人們的重視，以滿足對未來先進應用的需要。柔性電池除了需滿足高能量、大功率密度外，還需要具有良好的彎曲性能和機械性能，為了開發出滿足需求的柔性電池。研發人員將目標主要集中在了柔性電極、集流體和固態電解質上，然而，最具挑戰的還是柔性電極，特別是一種簡易的、適合大規模制備柔性電極的制備方法。

在針對柔性電極的眾多研究中，研究者們大多通過兩種方式制備柔性電極：

1)將活性物質與超強粘結劑和導電添加劑混合，然后涂覆在集流體上，獲得柔性電極；

2)將活性材料與納米碳材料進行共混，以獲得自支撐柔性電極。

2)與1)方法制備的電極相比，由于缺乏粘結劑和集流體，2)方法制備的自支撐電極具有更高的質量比容量和能量密度，目前，各種各樣的基于碳納米管、碳纖維、碳布為基底的自支撐柔性電極已被大量的報道用于柔性鋰離子電池的研發中。

而現有技術中，自支撐柔性電極通常是由化學氣相沉積(CVD)，磁控濺射和其他的復雜的納米制備技術制備而成，然而，這些制造方法效率低、成本高，不適合大規模生產自支撐柔性電極。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種溶劑-非溶劑法制備自支撐柔性電極的方法及自支撐柔性電極，以克服上述現有技術中的不足。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種溶劑-非溶劑法制備自支撐柔性電極的方法，包括如下步驟：

S100：將活性物質、導電劑、粘結劑和溶劑配成漿料；

S200：將漿料涂布于基板上，并轉移至水中靜置；

S300：涂有漿料的基板在水中靜置結束后對其進行干燥處理，撕膜，得到自支撐柔性電極。

進一步，活性物質為磷酸鐵鋰、三元材料、鈷酸鋰、鈦酸鋰、石墨、硅碳中的一種；

導電劑為碳納米管、石墨烯、碳纖維、乙炔黑、炭黑、科琴黑中的一種或兩種；

粘結劑為PU、PAN、PEDOT、PSS中的一種或兩種；

溶劑為DMSO、丙酮、DMF中的一種。

進一步，活性物質與導電劑的質量比為(7.5～9):(1～0.5)，活性物質與粘結劑的質量比為(5～9):1，漿料的固含量為227mg/mL～380mg/mL。

進一步，S100中，配漿料的方法具體如下：

將活性物質、導電劑和粘結劑置于球磨罐中，并向其中加入溶劑后進行高速球磨，球磨機轉速為250轉/分鐘～350轉/分鐘，球磨時間為1h～3h。

進一步，S100中，配漿料的方法具體如下：