[發(fā)明專利]一種可用于3D打印的負極漿料制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011254627.1
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112382744A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設計）人: 張亮;唐月嬌;李堅;石斌;魯中良;茍敏濤;陳曉濤;劉富亮
• 申請（專利權）人: 貴州梅嶺電源有限公司;西安交通大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M4/1395;H01M10/0525
• 代理公司: 重慶強大凱創(chuàng)專利代理事務所(普通合伙) 50217
• 代理人: 張顯琴

本申請公開了化學儲能電池領域中的一種可用于3D打印的負極漿料制備方法，稱取羧甲基纖維素鈉CMC放入水中，超聲波振蕩溶解，加入硅碳材料、導電劑、SBR使用行星分散機混合均勻，得3D打印漿料。本申請?zhí)峁┑呢摌O漿料可直接用于直寫3D打印，制作預成極片，然后進行干燥，得到極片，且本發(fā)明的制備方法簡單，由于制備時間短，可以減少團聚混合，使其更加均勻，提高打印的流暢性，使極片的性能更優(yōu)異。

技術領域

本發(fā)明涉及化學儲能電池領域，具體涉及一種可用于3D打印的負極漿料制備方法。

背景技術

近些年來，隨著科學技術的不斷發(fā)展和進步，伴隨著各種便攜式電子設備、電動汽車及軍事武器裝備等的迅速發(fā)展，對化學電源的要求也越來越高，要求化學電源具有較高的能量密度。在武器裝備中，電源預留空間一般是不規(guī)則的，若使用當前電子領域常用的鋰離子電池(通常為長方形和圓柱形)，則空間利用率不高，造成電池系統(tǒng)的比能量低。而提高空間利用率，是提高電池系統(tǒng)比能量的重要手段，因此異型電池設備技術也開始迅速發(fā)展。但是受限于材料以及生產工藝等技術發(fā)展的限制，異型電源的研究也較為滯后。

當前商業(yè)化的鋰離子電池主要以石墨為負極，理論比容量只有372mAh/g，電池能量密度提升空間有限。硅基負極材料因其理論比容量高、脫鋰電位低、儲量豐富、環(huán)境友好、成本較低等優(yōu)勢而被認為是極具潛力的下一代高能量密度鋰離子電池負極材料。因此，采用硅碳材料進行異型電池的生產，可以大大提高體系的比能量。

傳統(tǒng)異型電池均使用模具切割法，需對應設計滿足空間形狀的切割模具，因此研究周期長，開模成本高，并不利于新產品的研發(fā)。因此將可定制化制作的3D打印引入到異型電池的制作是大勢所趨，但是3D打印所需漿料特性不同于一般鋰離子生產漿料特性，因為3D打印所需漿料粘度高且要求漿料混合均勻無團聚，所以溶解劑粘結劑的使用及攪拌工藝特別重要，鑒于此，目前并沒有一種專門用于3D打印的負極漿料。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對現有技術的不足，提供一種專門用于3D打印的負極漿料的制備方法。

本發(fā)明的一種可用于3D打印的負極漿料制備方法，包括以下步驟：

S1、稱取羧甲基纖維素鈉加入去離子水中，超聲波振蕩溶解，得溶液A；

S2、稱取導電劑加入到溶液A中，采用行星分散機先進行分散，使導電劑跟溶液A完全混合均勻，得溶液B；

S3、稱取硅碳材料加入到溶液B中，采用行星分散機進行分散，使硅碳材料跟溶液B完全混合均勻，得溶液C；

S4、稱取丁苯橡膠加入到溶液C中，采用行星分散機進行分散，使丁苯橡膠跟溶液C完全混合均勻，得適合3D打印的負極漿料。

優(yōu)選的，步驟S1中，羧甲基纖維素鈉和去離子水的質量比為3～8:150～300。

優(yōu)選的，步驟S1中，超聲波振蕩的時間為2～15min。

優(yōu)選的，導電劑為超導炭黑、乙炔黑、碳纖維、碳納米管、科琴黑和石墨烯中的一種或多種，硅碳材料和導電劑的質量比為100:1～6.25。

優(yōu)選的，S2步驟中，行星分散機的操作為400～1800r/min轉2～15min。

優(yōu)選的，所述硅碳材料的粒徑為1～50μm。

優(yōu)選的，S3步驟中，行星分散機的操作為400～1800r/min轉2～15min。

優(yōu)選的，所述丁苯橡膠與硅碳材料的質量比為：4～8:100。

優(yōu)選的，S4步驟中，行星分散機的操作為400～1800r/min轉2～15min。