[發明專利]一種鋰離子電池柔性電極及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011237424.1
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112151766B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 黃濤;吳東清
• 申請（專利權）人: 上海交通大學煙臺信息技術研究院
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139;H01M4/13;H01M10/052;H01M10/0525;H01M10/054;H01M10/058
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發明公開了一種高容量柔性電極及其制備方法和應用。將碳納米管和電極材料充分混合，然后抽濾成單層多孔網狀柔性電極，隨后將多個多孔網狀柔性電極的一邊用導電粘結劑粘結固定，形成書本狀柔性電極。此書本狀多層電極柔性極強，可任意彎折，并且由于集成多層電極，電極面容量成倍提高，網狀結構可以透過離子，導致多層不影響離子傳輸，書脊不僅僅粘合電極，也是各層電極電子導出的地方。該高容量柔性電極可以應用到鋰電池、鋰離子電池、鈉離子電池等電池中。

技術領域

本發明涉及柔性電池領域，尤其涉及一種書本狀柔性電極制備方法。

背景技術

近年來，隨著可折疊電子設備和可穿戴電子設備的迅速發展，人們對柔性能源儲存器件的需求日益增加，市場對于高容量柔性電池的產量和需求直線上升，因此高容量電極的制備工藝成為熱點與難點。其中鋰離子電池是目前最成熟的二次電池，具有能量密度高、無記憶效應、額定電壓高、循環壽命長等優點。由于傳統鋰離子電池不具備柔性特點，強行折疊變形后會導致其容量性能遭到破壞，新型柔性電池容量又普遍不高，所以高面容量、可大角度彎折電極的制備工藝亟需解決。疊片工藝制備柔性鋰離子電池，電極材料容易在多次折疊過程中從集流體脫落，而且疊片層數不能過多，否則會失去柔性。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種高面容量、可大角度彎折電極的制備工藝

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是用碳納米管和電極材料制備成單層柔性電極，然后將此電極的一邊用導電粘結劑固定，制成書本狀厚柔性電極。

為實現上述目的，本發明提供了一種高容量柔性電極制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

1.1、將碳納米管和電極材料加入溶劑充分混合，得到混合均勻的分散液；

1.2、將步驟1.1制得的所述分散液抽濾，使用聚丙烯濾膜，使分散液抽濾成一張導電薄膜，將所述導電薄膜放在真空烘箱干燥，得到單層多孔網狀柔性電極；

1.3、將多個所述單層多孔網狀柔性電極的一邊用導電粘結劑粘結固定，形成書本狀多層柔性電極；

1.4、將所述書本狀多層柔性電極真空干燥。

進一步地，步驟1.1中所述的電極材料采用3,4,9,10－苝四甲酰二亞胺作為電極正極材料，人造石墨作為負極材料。

進一步地，步驟1.1中所述的溶劑為乙醇。

進一步地，步驟1.2所述的干燥溫度為40-80℃，干燥時間為2-24小時。

進一步地，步驟1.4所述的干燥溫度為40-80℃，干燥時間為2-24小時。

本發明還提供了一種高容量柔性電極，所述柔性電極包括多個單層多孔網狀柔性電極，所述多個單層多孔網狀柔性電極的一邊用導電粘接劑粘接，呈書本狀多層柔性電極。

本發明還提供了高容量柔性電極的應用，所述高容量柔性電極應用到鋰電池、鋰離子電池、鈉離子電池中。

進一步地，所述應用包括以下步驟：

2.1、將用于正極的所述高容量柔性電極放入電池中；

2.2、將用于負極的所述高容量柔性電極放入電池中，將金屬鋰與負極壓合在一起；

2.3、加入隔膜和電解液，制備成為鋰離子電池。

進一步地，所述應用包括以下步驟：

3.1、將用于正極的所述高容量柔性電極放入電池中；

3.2、將鋰金屬放入電池中作為負極；

3.3、加入隔膜和電解液，制備成為鋰電池。