一种柔性一体化电芯的生产方法技术

本发明专利技术涉及柔性一体化电芯的生产方法，将聚合物电解质、锂盐、电池添加剂混合均匀后，涂敷在柔性自支撑正极薄膜与柔性自支撑负极薄膜之间，并于30℃～150℃加热的条件下原位聚合1h～8h固化成一体，得到柔性一体化电芯。电芯的一体化、无隔膜化，从而有效的避免了电池在弯折过程中活性材料从集流体上的脱落以及各组分错位带来的界面问题，避免了界面阻抗的产生，而用该全固态电池芯制成的全固态电池，也具有较长使用寿命和较高的电性能，在大规模柔性锂电池特别是柔性电子产品以及可穿戴设备的使用和开发等领域具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性一体化电芯的生产方法
本专利技术涉及锂电池
，具体涉及一种柔性一体化电芯的生产方法。
技术介绍
近年来，随着柔性/可穿戴器件在智能服装、生物监测器、电子纸、表皮电子学、柔性显示屏等领域的快速发展，与可穿戴电子产品适配的电源，必须兼具重量轻、体积小、可任意形变，制造过程简单快捷并且成本低廉等特点。锂离子电池具有安全性能高、能量密度高、循环寿命长、工作温度范围宽、电化学窗口宽，同时具备柔性优势、回收方便等优点。传统锂离子电池的封装按照正极片、隔膜、负极片堆叠，采用金属壳或者铝塑膜软包封装，使得传统的锂离子电池在柔性/可穿戴器件中的应用中存在障碍，传统的锂离子电池电极材料在发生弯曲、扭折等形变时，一方面由于电极材料与集流体之间界面作用力弱，极易出现电极材料开裂甚至脱落，导致电池性能急剧下降，极大的缩短电池使用寿命和造成安全隐患；另一方面，各组分之间的相互错位会造成大的界面问题，导致界面阻抗的增加，极大的影响电池的电化学性能。现有的技术中，柔性电极制备方法复杂，材料制备时间长，而传统的涂布法所制备出的各式柔性电极始终无法满足柔性电极对活性材料与集流体的附着力的使用标准。为了减少柔性电池各组分间的界面阻抗，企业和研发机构也提出了相关的解决方案。例如申请号为201410788427.2的中国专利内公开了一种一体化电池芯，其是在干燥环境中，自下至上将负极集流体、负极材料、固体电解质、复合正极、正极集流体在电池压制模具中压制成一体。但是，这样的电池芯结构中各组分只是通过简单的物理作用联系在一起，因而随着充放电的进行，以及外力弯折的环境中，各组分相互之间的作用力就会明显地减弱。同时活性材料与集流体间的黏附力也无法解决弯折过程中两者脱落的问题。申请号为CN201810495322.6的中国专利技术专利同样公开了一种一体化电池芯的制备方法，其通过固态电解质在正负电极间一体聚合的方式有效消除了充放电过程中引起的界面分离而产生的阻抗大的技术问题，但是正负极活性材料在集流体上的粘附力仍然没有得到很好的解决，同时金属集流体在弯折过程变形不易回复的问题仍然会存在，因而，还有较大的空间待于改进。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种柔性一体化电芯的生产方法，以克服上述现有技术中的不足。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种柔性一体化电芯的生产方法，包括如下步骤：将聚合物电解质、锂盐、电池添加剂混合均匀后，涂敷在柔性自支撑正极薄膜与柔性自支撑负极薄膜之间，并于30℃～150℃加热的条件下原位聚合1h～8h固化成一体，得到柔性一体化电芯。进一步，聚合物电解质、锂盐、电池添加剂的质量比为60～100：10～44：0～14。进一步，聚合物电解质为聚甲基磷酸一缩二乙二醇酯。进一步，锂盐为六氟磷酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂中的一种或者几种。优选地，锂盐为六氟磷酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂。进一步，电池添加剂为二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝、氧化锆一种或几种。优选地，电池添加剂为二氧化硅和三氧化二铝。进一步，柔性自支撑正极薄膜的具体制备步骤为：向溶剂中加入正极活性物质、导电剂、粘结剂，配成正极电极浆料，并将正极电极浆料涂布于基板上，干燥处理，得到柔性自支撑正极薄膜。进一步，正极活性物质与导电剂的质量比为7.5:1～9:0.5，正极活性物质与粘结剂的质量比为7:1～9:0.5，正极电极浆料的固含量为500mg/mL～67mg/mL。进一步，干燥处理时，干燥的温度为10℃～120℃，时间为0.5h～24h。进一步，配制正极电极浆料具体包括：将溶剂、活性物质、导电剂和粘结剂置于球磨罐中，球磨机转速为250转/分钟～500转/分钟，球磨时间为1h～4h；或者，将溶剂、活性物质、导电剂和粘结剂置于玻璃容器中，磁力搅拌的转速为500转/分钟～1000转/分钟，磁搅时间为4h～10h。进一步，正极活性物质为磷酸铁锂、钴酸锂、钛酸锂中的一种；导电剂为碳纳米管、石墨烯、碳纤维、乙炔黑、炭黑、科琴黑中的一种或几种；粘结剂为聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯二氧噻吩、聚苯乙烯磺酸盐中的一种或两种；溶剂为THF、NMP、DMF中的一种。基板材质为玻璃、PET片材、PP片材中的一种。优选地、粘结剂为聚氨酯和聚乙烯二氧噻吩。进一步，柔性自支撑负极薄膜的具体制备步骤为：向溶剂中加入负极活性物质、导电剂、粘结剂，负极活性物质与导电剂的质量比为7.5:1～9:0.5，负极活性物质与粘结剂的质量比为7:1～9:0.5，负极电极浆料的固含量为500mg/mL～67mg/mL，负极活性物质为三元材料、石墨、硅碳中的一种，导电剂为碳纳米管、石墨烯、碳纤维、乙炔黑、炭黑、科琴黑中的一种或几种，粘结剂为聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯二氧噻吩、聚苯乙烯磺酸盐中的一种或两种，其中，粘结剂优选为聚氨酯和聚乙烯二氧噻吩，溶剂为THF、NMP、DMF中的一种，并将负极电极浆料涂布于基板上，基板材质为玻璃、PET片材、PP片材中的一种，配成负极电极浆料，配制负极电极浆料具体包括：将溶剂、活性物质、导电剂和粘结剂置于球磨罐中，球磨机转速为250转/分钟～500转/分钟，球磨时间为1h～4h；或者，将溶剂、活性物质、导电剂和粘结剂置于玻璃容器中，磁力搅拌的转速为500转/分钟～1000转/分钟，磁搅时间为4h～10h；干燥处理，干燥的温度为10℃～120℃，时间为0.5h～24h，得到柔性自支撑负极薄膜。本专利技术的有益效果是：电芯的一体化、无隔膜化，从而有效的避免了电池在弯折过程中活性材料从集流体上的脱落以及各组分错位带来的界面问题，避免了界面阻抗的产生，另外，固态电解质在正负极之间的原位聚合有效提升了固态电解质与正负电极间的界面接触，极大的提高了固态电池的界面相容性，从而减小了界面阻抗、而用该柔性一体化电芯制成的全固态电池，也具有较长使用寿命和较高的电性能，在大规模柔性锂电池特别是柔性电子产品以及可穿戴设备的使用和开发等领域具有广泛的应用前景。附图说明图1为柔性一体化电芯示意图；图2为柔性一体化电芯的实物图；图3为柔性自支撑正极薄膜电化学性能图；图4为柔性一体化电芯电化学性能图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。一种柔性一体化电芯的生产方法，包括如下步骤：将聚合物电解质、锂盐、电池添加剂混合均匀后，涂敷在柔性自支撑正极薄膜与柔性自支撑负极薄膜之间，并于30℃～150℃加热的条件下原位聚合1h～8h固化成一体，得到柔性一体化电芯。其中，聚合物电解质、锂盐、电池添加剂的质量比为60～100：10～44：0～14。聚合物电解质为聚甲基磷酸一缩二乙二醇酯，锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂中的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性一体化电芯的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：/n将聚合物电解质、锂盐、电池添加剂混合均匀后，涂敷在柔性自支撑正极薄膜与柔性自支撑负极薄膜之间，并于30℃～150℃加热的条件下原位聚合1h～8h固化成一体，得到柔性一体化电芯。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性一体化电芯的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
将聚合物电解质、锂盐、电池添加剂混合均匀后，涂敷在柔性自支撑正极薄膜与柔性自支撑负极薄膜之间，并于30℃～150℃加热的条件下原位聚合1h～8h固化成一体，得到柔性一体化电芯。


2.根据权利要求1所述的一种柔性一体化电芯的生产方法，其特征在于，聚合物电解质、锂盐、电池添加剂的质量比为60～100：10～44：0～14。


3.根据权利要求2所述的一种柔性一体化电芯的生产方法，其特征在于，所述聚合物电解质为聚甲基磷酸一缩二乙二醇酯。


4.根据权利要求3所述的一种柔性一体化电芯的生产方法，其特征在于，所述锂盐为双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或者两种。


5.根据权利要求4所述的一种柔性一体化电芯的生产方法，其特征在于，所述电池添加剂为二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝、氧化锆中的一种或几种。


6.根据权利要求1所述的一种柔性一体化电芯的生产方法，其特征在于，所述柔性自支撑正极薄膜的具体制备步骤为：
向溶剂中加入正极活性物质、导电剂、粘结剂，配成正极电极浆料，并将正极电极浆料涂布于基板上，干燥处理，得到柔性自支撑正极薄膜。


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【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：武汉瑞科美新能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42