一种电化学活性极片的制作方法技术

一种电化学活性极片的制作方法，是一种适用于锂离子电池的电化学活性极片的制备方法，该电化学活性极片包括：a.有序三维孔结构的集流体，可以填充和涂覆更多的电极活性材料；b.填充和涂覆在集流体上的电极活性材料，与集流体的三维孔构成空间网络结构；c.覆盖在活性极片两侧的绝缘隔膜，可以提高极片的拉伸强度和有效保护活性材料。根据本发明专利技术制备的电化学活性极片不仅能显著提高电极的导电、散热性能，也明显提高了电极材料的面密度和极片的强度，从而提高成品锂离子电池的能量密度、倍率充放电能力及循环寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池，具体为一种适用于锂离子电池的电化学活性极片的制备方法。
技术介绍
从1991年首次推出商品化锂离子电池产品，锂离子电池发展至今已有20年的历史。与其他种类电池相比，锂离子电池具有开路电压高、循环寿命长、能量密度高、自放电低、对环境友好等优点。目前，锂离子电池已广泛应用于手机、相机、笔记本电脑等便携式数码产品。当前，在大力倡导绿色能源的背景下，为适应电动汽车和储能领域的发展，需要开发更高能量密度、功率密度、循环次数和安全性的锂离子电池。然而，受限于电极材料的结构与电解质的性能，锂离子电池的功率性能相对较弱，针对动力锂离子电池，这一点表现得尤为突出。因而，如何提高锂离子电池的功率密度并进一步增大其能量密度是当前研究的热点，同时也是难点。而通过技术革新与工艺设计制备具有高能量密度、高倍率性能和循环稳定性的电极材料是解决这一难点的有效途径之一。研究表明，石墨烯超高的比表面积及其良好的电学性能决定了其作为锂离子电池电极材料的巨大潜力。因而，如何合理利用现有技术、工艺有效的协调石墨烯与电极活性材料的排列与复配，使其形成良好的电子与离子传输通道将是构建高性能电极材料的关键。
技术实现思路
本专利技术所解 决的技术问题在于提供，以解决上述
技术介绍
中的缺点。本专利技术所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:—种电化学活性极片的制作方法，所述电化学活性极片包括多孔集流体、活性涂层和薄膜层，所述多孔集流体具有有序的三维孔结构，活性涂层填充和覆盖在多孔集流体上，薄膜层为覆盖在活性极片两侧的多孔性薄膜，其制备工艺包括以下步骤:a.将多孔集流体超声清洗干净，干燥备用；b.按一定比例称取适量的分散介质、粘结剂、导电剂和活性材料依次加入到分散均匀的石墨烯悬浮液中，在高剪切作用配成浆料，然后球磨，得到分散均匀的石墨烯/活性材料复合电极浆料，待用；c.然后将上述复合电极浆料涂覆在清洗干净的多孔集流体上，红外干燥；d.在上述活性极片的两侧涂覆上多孔薄膜层，然后辊压，即得到一种适用于锂离子电池的电化学活性极片。在本专利技术中，所述复合电极浆料中各组分的比例按照重量为活性材料:导电剂:粘结剂:分散介质=100: (0.5 L5): 3: (125 130)。在本专利技术中，所述多孔集流体的有序三维孔结构为方孔、圆孔或者方孔与圆孔规则排列的三维孔结构。在本专利技术中，所述活性涂层采用电极活性材料，活性材料为锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、三元材料中的一种或几种。在本专利技术中，所述导电剂为炭黑、乙炔黑、导电碳纤维中的一种或几种。在本专利技术中，所述粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)。在本专利技术中，所述分散介质为2-吡咯烷酮类的衍生物，多采用N-甲基-2-吡咯烷酮或者N-乙烯基-2-吡咯烷酮。在本专利技术中，所述薄膜层的薄膜采用聚烯烃、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯中的一种或几种。有益效果:本专利技术具有以下优点:(I)集流体具有独特的有序三维孔结构，可以填充和涂覆更多的电极活性材料，提高了电极材料的面密度；(2)石墨烯与集流体的三维孔构成空间导电网络结构，提高了电极活性材料的导电性，降低了电极阻抗；(3)电化学活性极片的孔结构有利于电解质溶液的“传质”；(4)电化学活性极片两侧涂覆的多孔绝缘薄膜，可以提高极片的拉伸强度和有效保护活性材料。与现有的技术相比 ，本专利技术所制备的电化学活性极片不仅能显著提高极片导电、导热性能，有利于电解质溶液的“传质”，有效降低电池内阻；而且明显提高电极材料的面密度和极片的强度，提高电池倍率充放电能力及循环寿命。附图说明图1为本专利技术中多孔集流体的SEM照片。图2为本专利技术中多孔集流体的放大SEM照片图3为本专利技术中电化学活性极片的SEM照片。具体实施例方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合实例，对本专利技术进一步阐述。实施例1将具有有序三维方孔、圆孔规则排列的铝箔集流体置于超声槽清洗15min，干燥备用。然后，按100、0.5、3、125的比例称取磷酸铁锂、炭黑、聚偏氟乙烯、N-甲基_2_吡咯烷酮，依次加入到分散均勻的I %的石墨烯悬浮液中，超声分散30min,然后高速剪切30min配成浆料，然后球磨15min，得到分散均匀的石墨烯/活性材料复合电极浆料。接着，将上述复合电极浆料涂覆在干净的三维方孔结构的集流体上，红外干燥。然后在活性极片的两侧涂覆上多孔薄膜层，然后辊压制成360mmX180mmX2mm的用于锂离子电池的极片样片。图1、2为多孔集流体与相应的电化学活性极片的SEM照片。可以看出，该集流体的多孔结构为有序的三维方孔、圆孔交替、规则排列，其孔径大小 150μπι ;相应的活性材料填充在集流体的三维孔和涂覆在集流体表面，表面平整。实施例2将具有有序三维方孔结构的铝箔集流体置于超声槽清洗15min，干燥备用。然后，按100、1.5,3,130的比例称取磷酸铁锂、炭黑、聚偏氟乙烯、N-甲基-2-吡咯烷酮，依次加入到分散均勻的0.5%的石墨烯悬浮液中，超声分散30min,然后高速剪切30min配成衆料，然后球磨15min，得到分散均匀的石墨烯/活性材料复合电极浆料。接着，将上述复合电极浆料涂覆在干净的三维方孔结构的集流体上，红外干燥。然后在活性极片的两侧涂覆上多孔薄膜层，然后辊压制成360mmX180mmX2mm的用于锂离子电池的极片样片。实施例3将具有有序三维圆孔结构的铝箔集流体置于超声槽清洗15min，干燥备用。然后，按100、1、3、125的比例称取磷酸铁锂、炭黑、聚偏氟乙烯、N-甲基-2-吡咯烷酮，依次加入到分散均勻的I %的石墨烯悬浮液中，超声分散30min,然后高速剪切30min配成衆料,然后球磨15min，得到分散均匀的石墨烯/活性材料复合电极浆料。接着，将上述复合电极浆料涂覆在干净的三维方孔结构的集流体上，红外干燥。然后在活性极片的两侧涂覆上多孔薄膜层，然后棍压制成360mmX 180mmX2mm的用于锂离子电池的极片样片。实施例4将具有有序三维圆孔结构的铝箔集流体置于超声槽清洗15min，干燥备用。然后，按100、1.5、3、125的比例称取锰酸锂、乙炔黑、聚偏氟乙烯、N-甲基-2-吡咯烷酮，依次加入到分散均勻的0.5%的石墨烯悬浮液中，超声分散30min,然后高速剪切30min配成衆料，然后球磨15min，得到分散均匀的石墨烯/活性材料复合电极浆料。接着，将上述复合电极浆料涂覆在干净的三维方孔结构的集流体上，红外干燥。然后在活性极片的两侧涂覆上多孔薄膜层，然后辊压制成360mmX180mmX2mm的用于锂离子电池的极片样片。 实施例5将具有有序三维方圆孔结构的铝箔集流体置于超声槽清洗15min，干燥备用。然后，按100、1、3、125的比例称取钴酸锂、炭黑、聚偏氟乙烯、N-甲基-2-吡咯烷酮，依次加入到分散均匀的0.75%的石墨烯悬浮液中，超声分散30min，然后高速剪切30min配成浆料，然后球磨15min，得到分散均匀的石墨烯/活性材料复合电极浆料。接着，将上述复合电极浆料涂覆在干净的三维方孔结构的集流体上，红外干燥。然后在活性极片的两侧涂覆上多孔薄膜层，然后辊压制成360mmX ISOmmX2mm的用于锂离子电池的极片样片。实施例6将三维方孔结构的集流体置于超声槽清洗15min本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学活性极片的制作方法，其特征在于，所述电化学活性极片包括多孔集流体、活性涂层和薄膜层，所述多孔集流体具有有序的三维孔结构，活性涂层填充和覆盖在多孔集流体上，薄膜层为覆盖在活性极片两侧的多孔性薄膜，其制备工艺包括以下步骤：a.将多孔集流体超声清洗干净，干燥备用；b.按一定比例称取适量的分散介质、粘结剂、导电剂和活性材料依次加入到分散均匀的石墨烯悬浮液中，在高剪切作用配成浆料，然后球磨，得到分散均匀的石墨烯/活性材料复合电极浆料，待用；c.然后将上述复合电极浆料涂覆在清洗干净的多孔集流体上，红外干燥；d.在上述活性极片的两侧涂覆上多孔薄膜层，然后辊压，即得到一种适用于锂离子电池的电化学活性极片。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭彬，
申请(专利权)人：谭彬，
类型：发明
国别省市：