电极片的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种电极片的制备方法，包括如下步骤：针对预制备的电极片构建三维模型，所述三维模型包括多个预打印膜层，将电极材料、导电剂、粘合剂和溶剂混匀后得到电极浆料，将集流体置于所述3D打印机的打印位置上；及将所述电极浆料导入3D打印机中，所述3D打印机在热风吹扫的条件下按照所述预打印膜层将所述电极浆料逐层打印至所述集流体上，得到电极片。这种电极片的制备方法，由于电极浆料是以混匀的浆料的形式逐层打印至集流体上，可有效提高电极片涂层之间的均匀性。同时在热风吹扫的条件下将电极浆料逐层打印至集流体上，使得打印膜层快速干燥，省去了固化膜层的工艺，实现了电极片的一次成型。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子元件领域，尤其是涉及一种电极片的制备方法。
技术介绍
电极片制作技术是超级电容器的核心技术，电极片质量的好坏直接影响着超级电容器性能的好坏。因此，电极片制作技术的高低是衡量超级电容器产品性能的重要指标。目前先进的电极制备工艺主要有两种，一种是涂布法(Coatingtechnology)，另一种是叠层法(Sheettechnology)。涂布法是从锂离子电池的电极制备工艺沿袭而来，常见的有使用水系溶剂丁苯橡胶(SBR)、甲基纤维素(CMC)的涂布工艺以及使用有机溶剂聚偏氟乙烯(PVDF)的涂布工艺。叠层法则是美国Maxwell公司、日本Gore公司开发的以聚四氟乙烯(PTFE)为粘结剂叠层工艺，但叠层法对工艺和设备的要求较高，制备成本高，目前商业化程度较低。其中，涂布法是当前已产业化技术的主要方案，但该方法由于浆料的物理性质和涂布工艺本身的局限性，制备得到的电极片涂层的均匀性差。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种能够解决电极片涂层的均匀性问题的电极片的制备方法。一种电极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：针对预制备的电极片构建三维模型，所述三维模型包括多个预打印膜层；将电极材料、导电剂、粘合剂和溶剂混匀后得到电极浆料；将集流体置于所述3D打印机的打印位置上；及将所述电极浆料导入3D打印机中，所述3D打印机在热风吹扫的条件下按照所述预打印膜层将所述电极浆料逐层打印至所述集流体上，得到电极片。在一个实施例中，所述电极材料、所述导电剂和所述粘合剂的质量比为70～90：5～15：5～15。在一个实施例中，所述电极材料为活性碳、石墨烯、碳纳米管、二氧化锰和钛酸锂中的至少一种。在一个实施例中，所述粘合剂包括丁苯橡胶和羧甲基纤维素，所述丁苯橡胶与所述羧甲基纤维素的质量比为10～80：90～20。在一个实施例中，所述电极浆料的粘度为1000mpa.s～15000mpa.s，所述电极浆料的固含量为20％～80％。在一个实施例中，所述集流体为腐蚀铝箔、铝箔、腐蚀铜箔和铜箔中的至少一种，所述集流体的厚度为22μm～50μm。在一个实施例中，所述三维模型还包括预设的留白区域，所述预设的留白区域用于所述电极片的分切。在一个实施例中，每个所述预打印膜层的厚度为10μm～160μm。在一个实施例中，所述热风吹扫的温度为80℃～160℃，所述热风吹扫的风流量为200cm3/min～2000cm3/min。在一个实施例中，还包括将所述电极浆料逐层打印至所述集流体上后进行辊压的操作，使得所述电极片辊压后的压实密度为0.4g/cm3～1.0g/cm3。这种电极片的制备方法，电极浆料由电极材料、导电剂、粘合剂和溶剂混匀后得到，3D打印机在热风吹扫的条件下按照预打印膜层将电极浆料逐层打印至集流体上。由于电极浆料是以混匀的浆料的形式逐层打印至集流体上，可有效提高电极片涂层之间的均匀性。同时在热风吹扫的条件下将电极浆料逐层打印至集流体上，使得打印膜层快速干燥，省去了固化膜层的工艺，实现了电极片的一次成型。与传统的涂布法相比，这种电极片的制备方法制备得到的电极片厚度和组分均匀性好、图案化精确，具有制备效率高、物料浪费少等优点，特别适合于超级电容器电极片的批量低成本制备。附图说明图1为一实施方式的电极片的制备方法的流程图。具体实施方式下面主要结合附图对电极片的制备方法作进一步详细的说明。如图1所示，一实施方式的电极片的制备方法，包括如下步骤：S10、针对预制备的电极片构建三维模型，所述三维模型包括多个预打印膜层。一般的，可以采用计算机制图软件，如Pro/Engineer、UG(UnigraphicsNX)等制图软件对预制备的电极片构建三维模型。可以根据实际需要设计成各种形状或图案的电极片，并在设计好的模型中分成多个预打印膜层，指导3D打印机进行打印。一般的，预制备的电极片的总厚度为50μm～500μm，电极片的宽度范围为0.5mm～600mm，电极片的长度范围为20mm～1500mm。具体的，每个预打印膜层的厚度为10μm～160μm。优选的，三维模型还可以包括预设的留白区域，预设的留白区域用于电极片的分切。通过预设的留白区域，可以实现在一块集流体上的多个区域同时打印，分切后得到多块电极片。提高了电极片的制备效率，实现电极片的批量生产。本实施方式中，针对预制备的电极片构建三维模型，设计每块电极片的总厚度为222μm，电极片的宽度为30mm，电极片的长度为675mm，并同时预设的留白区域，实现在一块集流体上18个区域同时打印，沿留白区域可以分切得到18块电极片。S20、将电极材料、导电剂、粘合剂和溶剂混匀后得到电极浆料。具体的，电极材料可以为活性碳、石墨烯、碳纳米管、二氧化锰和钛酸锂中的至少一种。本实施方式中，电极材料为活性碳。在其他实施方式中，电极材料还可以为活性碳、石墨烯、碳纳米管、二氧化锰和钛酸锂任意两种或多种的混合物。例如，质量比为80：20的活性炭和碳纳米管，或者质量比为90：10的活性炭和石墨烯，以及质量比为70：20：10的活性碳、石墨烯和碳纳米管。具体的，导电剂可以为科琴黑、乙炔黑和碳纤维中的至少一种。具体的，粘合剂包括丁苯橡胶和羧甲基纤维素，丁苯橡胶与羧甲基纤维素的质量比为10～80：90～20。本实施方式中，丁苯橡胶和羧甲基纤维素的质量比为50：50。丁苯橡胶和羧甲基纤维素均为水溶性的材料，具有良好的粘性，并且价格低廉。通过调整两者的配比，可以获得更适合于电极材料的浆料粘度，从而获得理想的打印极片。一般的，溶剂可以为去离子水。具体的，电极材料、导电剂和粘合剂的质量比为70～90：5～15：5～15。将电极材料、导电剂、粘合剂混合后，并加入一定量的去离子水使得电极浆料的粘度为1000mpa.s～15000mpa.s，电极浆料的固含量为20％～80％。本实施方式中，电极材料为活性碳，导电剂为科琴黑，粘合剂为丁苯橡胶和羧甲基纤维素的混合物，其中丁苯橡胶与羧甲基纤维素的质量比为1：1。将活性碳、科琴黑和粘合剂按80：10：10的比例进行配料。并加入一定量的去离子水，使得电极浆料的固含量为20％～80％。优选的，加入一定量的去离子水后，可以将电极浆料置于真空行星搅拌机分散，使得电极浆料的粘度为1000mpa.s～15000mpa.s。通过调节电极浆料的固含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：针对预制备的电极片构建三维模型，所述三维模型包括多个预打印膜层；将电极材料、导电剂、粘合剂和溶剂混匀后得到电极浆料；将集流体置于所述3D打印机的打印位置上；及将所述电极浆料导入3D打印机中，所述3D打印机在热风吹扫的条件下按照所述预打印膜层将所述电极浆料逐层打印至所述集流体上，得到电极片。

【技术特征摘要】
1.一种电极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
针对预制备的电极片构建三维模型，所述三维模型包括多个预打印膜层；
将电极材料、导电剂、粘合剂和溶剂混匀后得到电极浆料；
将集流体置于所述3D打印机的打印位置上；及
将所述电极浆料导入3D打印机中，所述3D打印机在热风吹扫的条件下按
照所述预打印膜层将所述电极浆料逐层打印至所述集流体上，得到电极片。
2.根据权利要求1所述的电极片的制备方法，其特征在于，所述电极材料、
所述导电剂和所述粘合剂的质量比为70～90：5～15：5～15。
3.根据权利要求1所述的电极片的制备方法，其特征在于，所述电极材料
为活性碳、石墨烯、碳纳米管、二氧化锰和钛酸锂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的电极片的制备方法，其特征在于，所述粘合剂包
括丁苯橡胶和羧甲基纤维素，所述丁苯橡胶与所述羧甲基纤维素的质量比为
10～80：90～20。
5.根据权利要求1所述的电极片的制备方法，其特征在于，所述电极浆料<...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱归胜，付振晓，徐华蕊，于圣明，张业华，沓世我，苏红娟，
申请(专利权)人：广东风华高新科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44