电极片的制备方法_2

文档序号:9845255阅读:来源:国知局
将电极浆料置于真空行星搅拌机分散,使得电极楽料的粘度为100mpa.s?15000mpa.S。
[0039]通过调节电极浆料的固含量和粘度可以很好的控制电极片的面密度,可有效提高电极片的均勾性,从而提尚有电极片制备的超级电容器单体的一致性。
[0040]将电极材料、导电剂、粘合剂和溶剂混匀后得到电极浆料,以浆料的形式导入3D打印机的打印盒中备用。相比与常规的采用的固态粉体材料的3D打印技术,由于电极浆料可以方便的调节各组分的配比以及调整固含量等,可以使的打印膜层具有合适的面密度,从而提高电极片充放电过程的比容量,最终获得具有更好倍率、容量等性能的超级电容器。[0041 ] S30、将集流体置于所述3D打印机的打印位置上。
[0042]具体的,集流体可以为腐蚀铝箔、铝箔、腐蚀铜箔和铜箔中的至少一种,集流体的厚度为22μηι?50μηι。
[0043]本实施方式中,集流体为腐蚀铝箔,腐蚀铝箔的厚度为22μπι?50μπι。
[0044]将集流体置于3D打印机的打印位置上,打印时,电极浆料直接打印在集流体上,可以实现电极片的一次成型,减少制备的步骤。
[0045]S40、将S20中得到的电极浆料导入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。
[0046]将电极材料、导电剂、粘合剂和溶剂混匀后得到电极浆料,以浆料的形式导入3D打印机的打印盒中。
[0047]具体的,热风吹扫的温度为80°C?160°C,热风吹扫的风流量为200cm3/min?2000cm3/min。
[0048]本实施方式中,热风吹扫的温度为140°C,吹扫的风流量为600cm3/min。
[0049]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,实现电极片的一次成型,提高制备电极片的生产效率。并且逐层打印使得制备得到的电极片层与层之间具有良好的均匀性。根据不同固含量、不同性质的电极浆料,调整热风吹扫的温度以及吹扫的风流量,实现打印膜层的快速干燥固化,从而获得均匀、可控的打印膜层,使得打印出来的电极片更均匀。
[0050]在3D打印机制备电极片的过程中,核心的关键问题是如何确保打印出来的膜层能够得到快速的固化,以形成打印所需要的膜层。现有的3D打印一般是在打印完成之后采用激光或紫外光对膜层进行固化定型。本发明结合电极片制备的要求及工艺特点,在3D打印机头安装一个简单的电加热空气装置,从3D打印机头引出热风同步吹扫打印的膜层,即可实现在电极片打印的过程中通过热风吹扫使打印膜层快速干燥固化定型。从而不需要高成本的激光或紫外光固化工艺。而且可以针对不同固含量、不同性质的电极浆料调整热风吹扫的温度或者热风吹扫的风流量,实现打印膜层的快速干燥固化,从而获得均匀、可控的打印膜层,使得打印出来的电极片更均匀。
[0051]优选的,可以将电极浆料逐层打印至集流体的一面之后,翻转腐蚀箔的另一面再进行打印,得到两面均打印了电极浆料的电极片。
[0052]优选的,将电极浆料逐层打印至集流体上后,还包括辊压的操作,辊压后电极片的压实密度为0.4g/cm3?1.0g/cm3o
[0053]需要说明的是,上述电极片的制备方法的步骤不限于采取上述顺序,也可以根据需要进行调整。
[0054]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至|J,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,适合于超级电容器电极片的批量低成本制备,尤其是0.1F?7000F容量的超级电容器电极片的制备。
[0055]以下为具体实施例部分。
[0056]实施例1
[0057]通过计算机专业软件Pro/Engineer对预制备的电极片构建三维模型,并预留空白区域。针对宽度为600mm,厚度为22μπι的腐蚀铝箔正面设计18组宽为30mm,长为675mm,反面设计18组宽为30mm,长为655mm的电极片模型,正反两面按长度方向对齐,且极片的总厚度为222μπι,并分层切片处理,设计每个预打印膜层为50μπι,导入3D打印机。配制电极浆料,将电极材料、导电剂和粘合剂按质量比为80:10:10的比例进行配料,其中,电极材料为活性碳,导电剂为科琴黑,粘合剂为质量比为50:50的丁苯橡胶和羧甲基纤维素。加入去离子水调节电极浆料的固含量为75%,并置于真空行星搅拌机分散8小时,在25°C的室温下测试电极浆料的粘度为SOOOmpa.S。将制备好的电极浆料装入3D打印机的墨盒中。将腐蚀铝箔置于3D打印机工位,并由计算机控制先在腐蚀铝箔的一面进行3D打印,然后再通过翻转腐蚀箔的另一面再进行3D打印,打印过程采用140°C、风流量为600cm3/min的热风进行同步吹扫干燥。打印完成后,将极片辊压,使得辊压后的压实密度为0.5g/cm3。根据预留空白区域,按宽为30mm,长为675mm的尺寸分切电极片。
[0058]实施例2
[0059]通过计算机专业软件Pro/Engineer对预制备的电极片构建三维模型。针对宽度为
0.5mm,厚度为22μηι的腐蚀招箔正面设计宽为0.5mm,长为1000mm,反面设计宽为0.5mm,长为955mm的电极片模型。正反两面按长度方向对齐,且极片的总厚度为262μπι,并分层切片处理,设计每个预打印膜层为120μπι,导入3D打印机。配制电极浆料,将电极材料、导电剂和粘合剂按质量比为85:7.5:7.5的比例进行配料,其中,电极材料为活性碳,导电剂为科琴黑,粘合剂为质量比为40:60的丁苯橡胶和羧甲基纤维素。加入去离子水调节电极浆料的固含量为70%,并置于真空行星搅拌机分散8小时,在25°C的室温下测试电极浆料的粘度为6700mpa.S。将制备好的电极浆料装入3D打印机的墨盒中。将腐蚀铝箔置于3D打印机工位,并由计算机控制先在腐蚀铝箔的一面进行3D打印,然后再通过翻转腐蚀箔的另一面再进行3D打印,打印过程采用160°C、风流量为1200cm3/min的热风进行同步吹扫干燥。打印完成后,将极片辊压,使得辊压后的压实密度为0.6g/cm3。按宽度为0.5mm,长度为20mm的尺寸分切电极片。
[0060] 实施例3
[0061 ] 通过计算机专业软件UG(UnigraphicsNX)对预制备的电极片构建三维模型,并预留空白区域。针对宽度为300mm,厚度为22μπι的腐蚀铝箔正面设计9组宽为30mm,长为675mm,反面设计9组宽为30mm,长为655mm的电极片模型,正反两面按长度方向对齐,且极片的总厚度为182μπι,并分层切片处理,设计每个预打印膜层为80μπι,导入3D打印机。配制电极浆料,将电极材料、导电剂和粘合剂按质量比为8 5:5:10的比例进行配料,其中,
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