[發明專利]一體化工作平臺大規模制備柔性薄膜電極的方法

有效

• 申請號: 201911124781.4
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN112670434B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 曹元成;湯舜;張煒鑫
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/139
• 代理公司: 武漢卓越志誠知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42266
• 代理人: 胡婷婷

本發明提供了一體化工作平臺大規模制備柔性薄膜電極的方法，首先稱取預定質量比例的活性物質、導電劑、粘結劑，加入預定溶劑中，通過球磨或磁力攪拌，配制成預定固含量的電極漿料；然后將所述電極漿料注入到一體化工作平臺中，進行涂布、分段控溫干燥、剝離收卷，實現柔性薄膜電極的大規模連續制備。本發明提供的方法實現了利用涂布法進行大規模制備無需集流體就能滿足獨立自支撐的柔性薄膜電極，制備過程一體化完成，且制備方法簡單。本發明制備的柔性薄膜電極既具備良好的柔性，可反復對折，也消除了傳統通過集流體負載活性物質制備電極的方法所帶來的不可避免的掉粉現象產生，且電化學性能優異，具有巨大的應用前景，適合大規模工業生產。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，尤其涉及一種一體化工作平臺大規模制備柔 性薄膜電極的方法。

背景技術

近幾年，柔性顯示屏的成功量產，開啟了柔性電子產品的新紀元。然而， 自帶電源柔性顯示設備、可穿戴電子設備、有源射頻電子識別標簽和傳感器 等柔性電子產品的發展都離不開柔性電源。隨著這些柔性電子產品的迅速發 展，就要求在機械形變程度很大的情況下，仍然能夠滿足不斷為這些設備提 供和儲存能量的高容量柔性電池。而在傳統的電池設計中，這種靈活性具備 很大的難度，傳統的電池設計方法是將多組件(正極、隔膜、負極)堆放壓 實密封在一起。因此，柔性較差，即使輕微卷曲，都會導致各組分的分層和 損壞，降低電池的電化學性能，甚至造成電池斷路而不能使用。

鋰離子電池由于它的高能量密度、高電壓窗口，壽命長和環境友好，在 柔性可穿戴設備中占據統治地位。但是，傳統的鋰離子電池電極材料在發生 彎曲、扭折等形變時，由于電極材料與集流體之間界面作用力弱，極易出現 電極材料褶皺甚至開裂，使電極材料發生形變后不能夠回復，導致電池性能 急劇下降，極大的縮短電池使用壽命和造成安全隱患?，F有的技術中，柔性 電極制備方法復雜，材料制備時間長，而傳統的涂布法所制備出的電極其活 性材料與集流體的附著力達不到滿足柔性的使用標準。

申請號為CN201810895450.X的發明專利公開了一種柔性電極及其制備 方法和應用。該方法稱取聚偏氟乙烯40-90份、導電碳材料10-30份、活性物 質0.001-20份、聚乙二醇5-30份，粉碎制成混合粉末；然后加入溶劑混料處 理得到均勻的漿料；然后將漿料加熱烘干制成電極片，將導線與電極片固定 連接完成柔性電極的制備。該方法讓粘結劑成為主體材料，獲得柔性基材， 且有一定的機械強度，在其中添加相當比例的導電碳材料，讓這種柔性基體 具有導體的性能。但是該方法所制備的柔性電極雖然增加了機械性能，但是 卻遠不能滿足設備對電極高容量的需求，而且不能實現大規模量產。

申請號為CN201610873655.9的發明專利公開了一種柔性一體化薄膜電極 及其制備方法，將電極活性物質、導電劑、粘結劑、溶劑均勻混合，制備成 電極漿料；將電極漿料黏附在隔膜的一側，形成電極層，烘干；再將導電材 料、粘結劑、溶劑均勻混合，制備導電漿料；將導電漿料黏附在電極層上， 將極耳或極耳引出條壓附在導電漿料上，形成導電層，烘干，得到柔性一體 化薄膜電極。該方法采用可同電極材料一起黏附在隔膜上的導電材料取代金 屬箔作為電極的集流體制備正極隔膜一體化電極。但是該方法的不足之處在 于：制備方法復雜，所制備的電極由多層復合而成，反復對折都會導致各組 分的分層和損壞，降低電池的電化學性能，而且不能實現大規模量產。

申請號為CN201811071209.1發明專利公開了一種鋰離子電池用的柔性無 集流體薄膜極片制備方法，將活性物質、導電劑、粘結劑和溶劑均勻混合， 制備成漿料；然后涂覆在光滑疏水的藍寶石襯底表面以形成連續的薄膜，烘 干；然后浸泡在去離子水中，采用機械的方法使薄膜從藍寶石襯底表面脫落； 最后，利用銅網將脫落的薄膜從水中撈起，烘干即可得到柔性無集流體薄膜 極片。該方法制備得到的柔性無集流體薄膜極片可自支撐，具有很好的機械 強度和柔性。但是該方法的不足之處在于：制備方法復雜，工藝受到限制，不能連續收集實現大規模量產。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明的目的是提供一種一體化工作平臺大 規模制備柔性薄膜電極的方法。