增强电极材料循环性能的电极制备方法技术

本发明专利技术公开了一种增强电极材料循环性能的电极制备方法。所述方法将活性材料MnO2纳米管和导电剂乙炔黑混合溶于NMP中得到的电极浆料均匀地涂在铜箔上，干燥后再在涂覆电极浆料的铜箔表面滴加PVDF的NMP溶液，制得电极。本发明专利技术通过调控粘结剂PVDF溶液的浓度为20～40mg/mL，并通过将PVDF溶液滴加在活性材料MnO2表面形成一层保护膜，保护电极材料，有效阻止电极材料游离到电解液中而失去活性，不因膨胀破裂而脱离集流体，提高了电极材料的循环保持率，在100mA·g

Preparation of Electrodes for Enhancing the Cyclic Property of Electrode Materials

The invention discloses an electrode preparation method for enhancing the cyclic performance of the electrode material. The electrode slurry obtained by mixing active material MnO 2 nanotube and conductive agent acetylene black in NMP is evenly coated on the copper foil, dried, and then dripped with PVDF NMP solution on the surface of the copper foil coated with the electrode slurry to prepare the electrode. By adjusting the concentration of binder PVDF solution at 20-40 mg/mL and dropping PVDF solution on the surface of active material MnO 2 to form a protective film to protect the electrode material, the electrode material can effectively prevent the electrode material from dissociating into the electrolyte and losing its activity without breaking away from the collector due to expansion, thereby improving the cycle retention rate of the electrode material, which is 100 mA.g.

【技术实现步骤摘要】
增强电极材料循环性能的电极制备方法
本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种增强电极材料循环性能的电极制备方法。
技术介绍
金属氧化物具有资源丰富、理论比容量高及安全可靠等优点，可作为锂离子电池负极材料。金属氧化物虽然具有较高的理论比容量，但其在充放电过程中体积变化较大。当前，传统的电极制备方法是将粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)混合到电极材料中，使电极材料附着在集流体上(YongLi,etal.Athree-dimensionalcore-shellnanostructuredcompositeofpolypyrrolewrappedMnO2/reducedgrapheneoxide/carbonnanotubeforhighperformancelithiumionbatteries.JournalofColloidandInterfaceScience)，该方法可以使比容量较低的正极材料和石墨负极材料表达很好的循环性能，但对于比容量较高的金属氧化物并不适用。文献2(MeganMarieButala,etal,BrentChristopherMelot,RamSeshadri.MnOconversioninLi-ionbatteries:insitustudiesandtheroleofmesostructuring.ACSAppliediedMaterialsandInterfaces)对MnO的储锂行为进行原位研究，将粘结剂PVDF混合到电极材料中，通过电子显微镜观察发现，多孔和非孔的MnO在循环过程中均发生了明显的形貌变化，尺寸向纳米化方向减小，并且经过20次循环后，放电比容量均低于200mAh·g-1，循环性能较差。综上所述，严重的体积膨胀导致金属氧化物容易破裂，脱离集流体，进而引起循环性能的衰减。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种增强电极材料循环性能的电极制备方法。实现本专利技术目的的技术方案如下：增强电极材料循环性能的电极制备方法，具体步骤如下：将活性材料MnO2纳米管和导电剂乙炔黑混合溶于氮甲基吡咯烷酮(NMP)中得到的电极浆料均匀地涂在铜箔上，干燥，再在涂覆电极浆料的铜箔表面滴加20～40mg/mL的PVDF的NMP溶液，干燥，制得电极。优选地，所述的MnO2纳米管和乙炔黑的质量比为9:1。优选地，所述的MnO2纳米管与NMP的质量体积比为3:4，mg：μL。优选地，所述的电极浆料在铜箔上的涂布密度为2mg/cm2。优选地，所述的干燥为真空干燥。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术将浓度为20～40mg/mL粘结剂PVDF溶液滴加在活性材料MnO2表面，在其表面形成一层保护膜。与将粘结剂混合到电极材料中的传统方法相比，本专利技术方法形成的PVDF膜可以保护电极材料，有效阻止电极材料游离到电解液中而失去活性，不因膨胀破裂而脱离集流体，提高了电极材料的循环保持率，在100mA·g-1的充放电电流密度下，经过100次循环后，放电比容量仍然能够保持在329.1mAh·g-1。附图说明图1为对比例1的循环性能图。图2为电极结构示意图。图3为实施例1的循环性能图。图4为实施例2的循环性能图。图5为实施例3的循环性能图。图6为对比例2的循环性能图。图7为对比例3的循环性能图。图8为对比例4的循环性能图。图9为对比例5的循环性能图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步详述。对比例1参考文献(JaeWanPark,CheolMinPark.Fe3O4nanoparticlesproducedbymechanochemicaltransformation:ahighlyreversibleelectrodematerialforLi-ionbatteries.MaterialsLetters)的电极制备方法，具体步骤如下：将活性材料Fe3O4、导电剂炭黑和粘结剂PVDF按照8:1:1的质量比例混合溶于氮甲基吡咯烷酮(NMP)，得到电极浆料，将电极浆料均匀地涂在铜箔上，干燥，制得电极。图1为按照上述方法制备的电极的循环性能图，100mA·g-1的充放电电流密度，循环100圈，放电比容量仅能保持133.8mAh·g-1。实施例1(1)将200mgPVDF固体溶解于10mLNMP液体中，用磁力搅拌器搅拌72h，至固体全部溶解，得到浓度为20mg·mL-1的PVDF溶液；(2)用万分之一的天平分别称取活性材料MnO2纳米管45mg和导电剂乙炔黑5mg，再加入60μL溶剂NMP于研钵搅拌至混合均匀。(3)将10um厚的铜箔用无水乙醇固定在玻璃片上，待乙醇挥发后，将电极浆料均匀的涂在铜箔上，置于真空干燥箱烘干，将其冲切成直径为12mm的圆片；(4)将50μLPVDF溶液滴加在圆片表面，烘干后使之成为具有膜保护结构的电极片，如图2所示。(5)对电极进行恒流充放电循环测试，测试条件为：100mA·g-1的充放电电流密度，循环性能如图3所示。经过100次循环后，放电比容量保持为329.1mAh·g-1。与传统方法制备的电极相比，保持的放电比容量增加了195.3mAh·g-1。实施例2本实施例与实施例1基本相同，唯一不同的是所配制的PVDF溶液浓度为30mg·mL-1。图4为流充放电循环测试的性能图，经过100次循环后，放电比容量保持为291mAh·g-1。与传统方法制备的电极相比，保持的放电比容量增加了157.2mAh·g-1。实施例3本实施例与实施例1基本相同，唯一不同的是所配制的PVDF溶液浓度为40mg·mL-1。图5为流充放电循环测试的性能图，经过100次循环后，放电比容量保持为297.1mAh·g-1。与传统方法制备的电极相比，保持的放电比容量增加了163.3mAh·g-1。对比例2本对比例与实施例1基本相同，唯一不同的是PVDF溶液浓度为5mg·mL-1。图6为流充放电循环测试的性能图，经过100次循环后，放电比容量保持为146.3mAh·g-1。其循环保持率不及实施例1、实施例2和实施例3。对比例3本对比例与实施例1基本相同，唯一不同的是PVDF溶液浓度为10mg·mL-1。图7为流充放电循环测试的性能图，经过100次循环后，放电比容量保持为163.6mAh·g-1。其循环保持率不及实施例1、实施例2和实施例3。对比例4本对比例与实施例1基本相同，唯一不同的是所配制的PVDF溶液浓度为50mg·mL-1。图8为流充放电循环测试的性能图，经过100次循环后，放电比容量保持为102.1mAh·g-1。其循环保持率不及实施例1、实施例2和实施例3。对比例5(1)将50mgPVDF固体溶解于10mLNMP液体中，用磁力搅拌器搅拌72h，至固体全部溶解，得到浓度为5mg·mL-1的PVDF溶液；(2)用万分之一的天平分别称取活性材料MnO2纳米管45mg和导电剂乙炔黑5mg，再加入60μL溶剂NMP于研钵搅拌至混合均匀。(3)将10um厚的铜箔用无水乙醇固定在玻璃片上，待乙醇挥发后，将电极浆料均匀的涂在铜箔上，置于真空干燥箱烘干，将其冲切成直径为12mm的圆片；(4)将50μLPVDF溶液滴加在圆片表面，烘干；再滴加50μLPVDF溶液，烘干……使之成为具有4层膜保护结构的电极片。(5)对电极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.增强电极材料循环性能的电极制备方法，其特征在于，具体步骤如下：将活性材料MnO2纳米管和导电剂乙炔黑混合溶于NMP中得到的电极浆料均匀地涂在铜箔上，干燥，再在涂覆电极浆料的铜箔表面滴加20～40mg/mL的PVDF的NMP溶液，干燥，制得电极。

【技术特征摘要】
1.增强电极材料循环性能的电极制备方法，其特征在于，具体步骤如下：将活性材料MnO2纳米管和导电剂乙炔黑混合溶于NMP中得到的电极浆料均匀地涂在铜箔上，干燥，再在涂覆电极浆料的铜箔表面滴加20～40mg/mL的PVDF的NMP溶液，干燥，制得电极。2.根据权利要求1所述的电极制备方法，其特征在于，所述的MnO2纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟秦，廖凯，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32