【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗器械领域，具体涉及一种自支撑干法薄膜卷制备微型电极及微型电池的方法。
技术介绍
1、一次锂原微型电池具有体积容量较大、无需充电、安全可靠的特点，是可植入医疗装置、微型电器电路等首选动力装置。随着应用场景对电池性能的要求不断增加，如何在非常紧凑的体积内提升微型电池的体积能量密度和体积功率密度，以保证电池一旦使用无需更换，是发展高性能一次锂原微型电池的基础和关键。然而，目前商品化可植入医疗装置、微型电器电路等多使用混合粉末直接压制成型的电极柱，其体积密度较低，内部活性物质、导电剂等材料分散不均匀，导致使用过程中不同区域电化学反应快慢不一致，局部电阻增加较快，部分活性物质得不到有效利用，使得一次锂原微型电池的体积能量密度和体积功率密度得不到充分保障，同时现有一次锂原微型电池结构设计不利于电池内部散热，使用寿命有待提升。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对上述现有技术存在的不足，提供一种利用高密度自支撑干法薄膜卷辅助微型电极成型，采用多孔泡沫导电棒，设计新型极耳结构，制备微型电化学电池，改善微型电化学电池所存在的电池体积容量、功率以及电位稳定性不佳等问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种自支撑干法薄膜卷辅助成型制备高密且均匀的微型电极柱，其中自支撑干法薄膜卷由导电炭黑、聚四氟乙烯、金属氧化物活性添加剂和锂离子电池正极活性物质组成，层层卷绕包覆在多孔泡沫导电棒上，采用一次性压制成型制备微型电极柱，所述导电炭黑、聚四氟
4、优选的，所述导电炭黑、聚四氟乙烯、金属氧化物活性添加剂和锂离子电池正极活性物质的质量比为(0.03～0.05):(0.06～0.10):(0.1～0.2):(0.80～0.90)。
5、所述锂离子电池正极活性物质包括但不限于：氟化石墨、氧化锰、锂离子电池三元正极材料、锰酸锂、钛酸锂、二氧化硫、磷酸铁锂、碳硫复合物、亚硫酰氯、钠离子电池三元正极材料、聚阴离子正极材料或普鲁士白正极材料中的一种或几种。
6、优选的，所述锂离子电池正极活性物质为氟化石墨（cfx）或氧化锰（mnox）。
7、所述金属氧化物活性添加剂包括但不限于：tio2、cuo、zno、sno2或银钒氧化物中的一种或几种。
8、优选的，所述金属氧化物活性添加剂为银钒氧化物（svo）或氧化钛（tio2）。
9、 上述自支撑干法薄膜卷的干湿结合制备方法，包括如下步骤：由乙炔黑、聚四氟乙烯乳液、金属氧化物活性添加剂和锂离子电池正极活性物质按 (0.01～0.07):(0.03～0.15):(0.05～0.25):(0.80～0.95)的质量比混合，加入溶剂，通过预纤维化，中温密炼，连续滚轧，得到自支撑干法薄膜卷，如图1所示。
10、按上述方案，所述聚四氟乙烯乳液为质量分数为30～70%，优选为60％的聚四氟乙烯水乳液。
11、按上述方案，所述溶剂优选为酒精和水体积比1:1～1.5:1的混合物，溶剂与物料质量比优选为2:1～4:1。
12、按上述方案，所述预纤维化为采用剪切力均匀混合，使得聚四氟乙烯预纤维化，得到膏状物；优选的剪切力混合方法为球磨，球磨速度为350～450r/min，球磨时间为30～60min。
13、按上述方案，所述中温密炼优选为将膏状物置于60～120℃烘箱中密炼30～40min。
14、按上述方案，所述连续滚轧优选为三次滚轧，分别将纤维化混合物滚轧至300～350微米、200～250微米以及100～120微米厚薄膜，收卷得到自支撑干法薄膜卷，如图1所示。
15、 上述自支撑干法薄膜卷的纯干法制备方法，包括如下步骤：由乙炔黑、聚四氟乙烯粉末、金属氧化物活性添加剂和锂离子电池正极活性物质按 (0.01～0.07):(0.03～0.15):(0.05～0.25):(0.80～0.95)的质量比混合，通过气流纤维化，连续滚轧，得到自支撑干法薄膜卷，如图2所示。
16、 按上述方案，所述气流纤维化优选采用气流粉碎机，气流值优选为0.5～5 l/min，气流纤维化时间优选为10～30min。
17、按上述方案，所述连续滚轧优选为三次滚轧，分别将纤维化混合物滚轧至300～350微米、200～250微米以及100～120微米厚薄膜，收卷得到自支撑干法薄膜卷。
18、上述利用自支撑干法薄膜卷辅助成型制备高密且均匀的微型电极，如图4所示，包括如下步骤：
19、1）包覆：所述自支撑干法薄膜卷层层卷绕包覆在多孔泡沫导电棒上；
20、2）压制成型：采用压片机一次性压制成型制备微型电极。
21、按上述方案，所述多孔泡沫导电棒包括但不限于：泡沫铝、泡沫铜、泡沫镍、泡沫钛金属的一种或几种。优选的，所述多孔泡沫导电棒为泡沫镍或泡沫钛。
22、按上述方案，所述自支撑干法薄膜卷层层卷绕的里层薄膜的厚度为50～200微米，优先为100～150微米；外层薄膜的厚度为150～300微米，优选为250～350微米。
23、 按上述方案，所述一次性压制成型的压力优选为0.5～2 mpa。
24、按上述方案，所述的微型电极及其制备方法，其特征在于，所述自支撑干法薄膜卷层层卷绕之后的压实形变量控制在10%～50%，优选为10%～30%。
25、本专利技术还提供了一种利用自支撑干法薄膜卷辅助成型制备高密且均匀的微型电极及其圆柱型微型电化学电池的方法，包括如下步骤：
26、1）微型极耳的制备： 将正极极耳圆片套上绝缘塑料套，极耳底部焊接多孔泡沫导电棒，负极金属极耳环套在绝缘塑料套外部，压制得到正负极隔开的微型极耳，如图3所示；
27、2）微型电极柱的制备：将所述自支撑干法薄膜卷层层卷绕包覆在微型极耳的多孔泡沫导电棒上，采用一次性压制成型制备微型电极柱；
28、3）圆柱型微型电化学电池组装：将圆柱型微型电极、锂离子隔膜、锂片套、负极金属外壳在干燥的手套箱中组装成圆柱型微型电化学原电池；采用激光无缝焊接负极金属极耳与负极金属外壳，如图5所示；
29、4）注液：往圆柱型微型电化学原电池的电芯中注入电解液，采用激光焊接封装注液口，即得利用自支撑干法薄膜卷辅助成型而制备的圆柱型微型电化学电池。
30、按上述方案，所述多孔泡沫导电棒优选为泡沫镍或泡沫钛。
31、按上述方案，所述正负极金属极耳和负极金属外壳材料包括但不限于，不锈钢，钛铝合金，铂、铌、钼、钛合金的一种或几种，优选的，所述正负极金属极耳和负极金属外壳材料为钛铝合金或不锈钢。
32、 按上述方案，所述一次性压制成型的压力优选为0.5～2 mpa。
33、按上述方案，所述隔本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自支撑干法薄膜卷制备微型电极及微型电池的方法，其特征在于，自支撑干法薄膜卷由导电炭黑、聚四氟乙烯、金属氧化物活性添加剂和锂离子材料正极活性物质组成，层层卷绕包覆在多孔泡沫导电棒上，采用一次性压制成型制备微型电极柱，所述导电炭黑、聚四氟乙烯、金属氧化物活性添加剂和锂离子材料正极活性物质的质量比为(0.01～0.07):(0.03～0.15):(0.05～0.25):(0.80～0.95)。
2.在根据权利要求1所述的一种自支撑干法薄膜卷制备微型电极及微型电池的方法，其自支撑干法薄膜卷制备方法包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的自支撑干法薄膜卷，其特征在于，所述剪切力均匀混合包括球磨、梨刀式混合机中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的自支撑干法薄膜卷，其特征在于，所述聚四氟乙烯乳液的质量分数为30～70%。
5.根据权利要求1所述的一种自支撑干法薄膜卷制备微型电极及微型电池的方法，其自支撑干法薄膜卷制备方法包括如下步骤：
6.根据权利要求1所述的一种自支撑干法薄膜卷制备微型电极及微型电池的方法，其微型电极制备
7. 根据权利要求1所述的一种自支撑干法薄膜卷制备微型电极及微型电池的方法，其特征在于，所述自支撑干法薄膜卷层层卷绕的里层薄膜的厚度为50～200微米，外层薄膜的厚度为150～350微米，所述一次性压制成型的压力为0.1～10 MPa，所述自支撑干法薄膜卷层层卷绕之后的压实形变量（主要指体积变化量，由自支撑干法薄膜卷层层卷绕后压实前后的体积变化绝对值与自支撑干法薄膜卷层层卷绕后体积的比值）为10%～50%，所述微型电极柱的密度为直接混合粉末压制成型的微型电极柱体密度的105～150%。
8.根据权利要求1所述的一种自支撑干法薄膜卷制备微型电极及微型电池的方法，其特征在于，所述微型电池为圆柱型，由以下方法制备而成：
9.根据权利要求1所述的一种自支撑干法薄膜卷制备微型电极及微型电池的方法，其特征在于，所述微型电池组装隔膜包括但不限于聚丙烯隔膜、聚乙烯隔膜、聚丙烯-聚乙烯复合隔膜、陶瓷修饰的聚丙乙烯隔膜的一种或几种。
...【技术特征摘要】
1.一种自支撑干法薄膜卷制备微型电极及微型电池的方法，其特征在于，自支撑干法薄膜卷由导电炭黑、聚四氟乙烯、金属氧化物活性添加剂和锂离子材料正极活性物质组成，层层卷绕包覆在多孔泡沫导电棒上，采用一次性压制成型制备微型电极柱，所述导电炭黑、聚四氟乙烯、金属氧化物活性添加剂和锂离子材料正极活性物质的质量比为(0.01～0.07):(0.03～0.15):(0.05～0.25):(0.80～0.95)。
2.在根据权利要求1所述的一种自支撑干法薄膜卷制备微型电极及微型电池的方法，其自支撑干法薄膜卷制备方法包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的自支撑干法薄膜卷，其特征在于，所述剪切力均匀混合包括球磨、梨刀式混合机中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的自支撑干法薄膜卷，其特征在于，所述聚四氟乙烯乳液的质量分数为30～70%。
5.根据权利要求1所述的一种自支撑干法薄膜卷制备微型电极及微型电池的方法，其自支撑干法薄膜卷制备方法包括如下步骤：
6.根据权利要求1所述的一种自支...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔鑫炜，张海军，周强，沈金山，
申请(专利权)人：山东百多安医疗器械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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