一种柔性电池的制备方法与流程

文档序号:15393034发布日期:2018-09-08 01:31阅读:151来源:国知局

本发明涉及柔性锂离子电池领域,涉及了一种柔性电池的制备方法。



背景技术:

近年来,锂离子电池由于具有高的能量和功率密度,优秀循环性能和无污染等优点,广泛用于手机、电脑以及电动汽车中。传统的锂离子电池一般都具备比较坚固的外壳,极片较脆,无法进行弯折,这严重阻碍了柔性电子设备的应用。

相较于传统锂离子电池,柔性锂离子电池优势明显。柔性锂离子电池不仅可以随意弯折,还可以做成各种异形电池。随着柔性显示屏技术飞快发展,相应的柔性锂离子电池技术亦将不断地达到前所未有的高度。柔性锂离子电池的成功量产不仅重大利好于新一代高端智能电阻器件的制造,也因其轻质、可弯曲的特性对可穿戴式设备的应用带来深远的影响,未来柔性锂电池将随着个人智能终端的不断渗透而得到广泛应用。

目前柔性电池一般有正极、隔膜或电解质膜、负极三层结构构成,例如专利201620706148.1采用隔膜,201180004137.9采用电解质层,结构较为复杂,需要额外制备隔膜或电解质层,且在弯折过程中,正极、隔膜或电解质膜、负极可能会错位,影响电池性能,及潜在安全隐患,例如造成短路。

因此,需要寻求一种新的技术来解决上述问题。



技术实现要素:

本发明的目的是:针对上述不足,提供一种锂电池用高离子导体缓冲液及其制备方法以及应用。

为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:

一种柔性电池的制备方法,步骤一:将柔性正极片与柔性负极片叠在一起;步骤二:注入功能胶;步骤三:抽真空,并进行热封,热封温度为50-90℃,热封压力为0.2-3mpa,热压时间为0.5-10min,即可得到柔性电池。

包括柔性正极片的制备方法:步骤一:按照质量比为80-98:0.1-6:0-4:0.5-10称取正极活性物质、superp、cnt、聚偏氟乙烯;步骤二:以n-甲基吡咯烷酮为溶剂,将正极活性物质、superp、cnt、聚偏氟乙烯与n-甲基吡咯烷酮溶剂进行混合,并搅拌成固含量为30-80%的均一正极浆料;步骤三:将步骤二得到的正极浆料浆料涂布在6-25μm的铝箔或涂碳铝箔上,在100℃-150℃下进行干燥,得到初始极片;步骤四:将步骤三得到的初始极片进行预辊压;步骤五:将步骤四得到的预辊压后极片涂覆或浸润功能胶,之后在100-150℃下进行干燥;步骤六:将步骤五所得极片进行二次辊压及裁切后,制得柔性正极片。

包括柔性负极片的制备方法:步骤一:按照质量比为90-95:1-3:1-2:2-3称取负极活性物质、导电剂、糊化剂、粘结剂;步骤二:以水为溶剂,将负极活性物质、导电剂、糊化剂、粘结剂与水进行混合,并搅拌成含固量为30-80%的均一负极浆料;步骤三:将步骤二得到的浆料涂布在6-25μm的铜箔上,在90℃-130℃下进行干燥,得到初始极片;步骤四:将步骤三得到的初始极片进行预辊压;步骤五:将步骤四得到的预辊压后的极片涂覆或浸润功能胶,之后在90℃-130℃下进行干燥;步骤六:将步骤五所得极片进行二次辊压及裁切后,制得柔性负极片。

还包括功能胶的制备方法:步骤一:按照质量比为3-30:3-40:10-90称取陶瓷粉体、锂盐、添加剂;步骤二:以n-甲基吡咯烷酮为溶剂,将陶瓷粉体、锂盐、添加剂与n-甲基吡咯烷酮进行混合,经过超声分散、搅拌,配成含固量为5-40%的均一功能胶。

正极活性材料磷酸铁锂(lifepo4),磷酸钴锂(licopo4),硅酸铁锂(li2fesio4),limo2(m=ni,mn,co),三元正极材料linixmnycozo2(nmc)和linixcoyalzo2(nca)中的一种或几种。

负极活性材料为石墨、硅、硅的氧化物、钛酸锂的一种或几种。

陶瓷粉体为锂镧锆氧(llzo)、锂镧锆钽氧(llzto)、锂镧钛氧(llto)、氧化铝(al2o3)、氧化锆(zro2)其中的一种或者几种。

锂盐包括高氯酸锂(liclo4),六氟砷酸锂(liasf6),四氟硼酸锂(libf4),六氟磷酸锂(lipf6),三氟甲基磺酸锂(licf3so3),双(三氟甲基磺酸)亚胺锂(litfsi),三(三氟甲基磺酸)甲基锂(lic(cf3so2)3),双草酸硼酸锂(libob)其中的一种或者几种。

添加剂为聚环氧乙烯(peo)、聚偏氟乙烯(pvdf)、(聚偏氟乙烯-六氟丙烯)共聚物(pvdf-hfp)、聚碳酸乙烯酯(pec)、聚三亚甲基碳酸酯(ptmc)、聚碳酸丙烯酯(ppc)其中的一种或者几种。

与现有技术相比,本发明所达到的技术效果是:其结构、工艺简单,利用现有设备即可实现大规模生产;其柔性正极片和柔性负极片具有良好柔性,正负极极片为一体化构成,可以防止弯折过程的错位。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述:

实施例一:

一种柔性电池的制备方法,步骤一:将柔性正极片与柔性负极片叠在一起;步骤二:注入功能胶;步骤三:抽真空,并进行热封,热封温度为50℃,热封压力为0.2mpa,热压时间为0.5min,即可得到柔性电池。

包括柔性正极片的制备方法:步骤一:按照质量比为80:0.1:0.5称取磷酸铁锂(lifepo4)、superp、聚偏氟乙烯;步骤二:以n-甲基吡咯烷酮为溶剂,将正极活性物质、superp、聚偏氟乙烯与n-甲基吡咯烷酮溶剂进行混合,并搅拌成固含量为30%的均一正极浆料;步骤三:将步骤二得到的正极浆料浆料涂布在6μm的铝箔或涂碳铝箔上,在100℃下进行干燥,得到初始极片;步骤四:将步骤三得到的初始极片进行预辊压;步骤五:将步骤四得到的预辊压后极片涂覆或浸润功能胶,之后在100℃下进行干燥;步骤六:将步骤五所得极片进行二次辊压及裁切后,制得柔性正极片。

包括柔性负极片的制备方法:步骤一:按照质量比为90:1:1:2称取石墨、导电剂、糊化剂、粘结剂,其中糊化剂为羧甲基纤维素钠,粘结剂为丁苯橡胶;步骤二:以水为溶剂,将负极活性物质、导电剂、糊化剂、粘结剂与水进行混合,并搅拌成含固量为30%的均一负极浆料;步骤三:将步骤二得到的浆料涂布在6μm的铜箔上,在90℃下进行干燥,得到初始极片;步骤四:将步骤三得到的初始极片进行预辊压;步骤五:将步骤四得到的预辊压后的极片涂覆或浸润功能胶,之后在90℃下进行干燥;步骤六:将步骤五所得极片进行二次辊压及裁切后,制得柔性负极片。

还包括功能胶的制备方法:步骤一:按照质量比为3:3:10称取锂镧锆氧(llzo)、高氯酸锂(liclo4)、聚环氧乙烯(peo);步骤二:以n-甲基吡咯烷酮为溶剂,将锂镧锆氧(llzo)、高氯酸锂(liclo4)、聚环氧乙烯(peo)与n-甲基吡咯烷酮进行混合,经过超声分散、搅拌,配成含固量为5%的均一功能胶。

与现有技术相比,本发明所达到的技术效果是:其结构、工艺简单,利用现有设备即可实现大规模生产;其柔性正极片和柔性负极片具有良好柔性,正负极极片为一体化构成,可以防止弯折过程的错位。

实施例二:

一种柔性电池的制备方法,步骤一:将柔性正极片与柔性负极片叠在一起;步骤二:注入功能胶;步骤三:抽真空,并进行热封,热封温度为60℃,热封压力为0.5mpa,热压时间为3min,即可得到柔性电池。

包括柔性正极片的制备方法:步骤一:按照质量比为82:2:1:3称取磷酸钴锂(licopo4)、superp、cnt、聚偏氟乙烯;步骤二:以n-甲基吡咯烷酮为溶剂,将磷酸钴锂(licopo4)、superp、cnt、聚偏氟乙烯与n-甲基吡咯烷酮溶剂进行混合,并搅拌成固含量为45%的均一正极浆料;步骤三:将步骤二得到的正极浆料浆料涂布在10μm的铝箔或涂碳铝箔上,在115℃下进行干燥,得到初始极片;步骤四:将步骤三得到的初始极片进行预辊压;步骤五:将步骤四得到的预辊压后极片涂覆或浸润功能胶,之后在115℃下进行干燥;步骤六:将步骤五所得极片进行二次辊压及裁切后,制得柔性正极片。

包括柔性负极片的制备方法:步骤一:按照质量比为91:2:1:2称取硅、导电剂、糊化剂、粘结剂,其中糊化剂为羧甲基纤维素钠,粘结剂为丁苯橡胶;步骤二:以水为溶剂,将硅、导电剂、糊化剂、粘结剂与水进行混合,并搅拌成含固量为45%的均一负极浆料;步骤三:将步骤二得到的浆料涂布在10μm的铜箔上,在100℃下进行干燥,得到初始极片;步骤四:将步骤三得到的初始极片进行预辊压;步骤五:将步骤四得到的预辊压后的极片涂覆或浸润功能胶,之后在100℃下进行干燥;步骤六:将步骤五所得极片进行二次辊压及裁切后,制得柔性负极片。

还包括功能胶的制备方法:步骤一:按照质量比为10:10:20称取锂镧锆钽氧(llzto)、六氟砷酸锂(liasf6)、聚偏氟乙烯(pvdf);步骤二:以n-甲基吡咯烷酮为溶剂,将锂镧锆钽氧(llzto)、六氟砷酸锂(liasf6)、聚偏氟乙烯(pvdf)与n-甲基吡咯烷酮进行混合,经过超声分散、搅拌,配成含固量为10%的均一功能胶。

与现有技术相比,本发明所达到的技术效果是:其结构、工艺简单,利用现有设备即可实现大规模生产;其柔性正极片和柔性负极片具有良好柔性,正负极极片为一体化构成,可以防止弯折过程的错位。

实施例三:

一种柔性电池的制备方法,步骤一:将柔性正极片与柔性负极片叠在一起;步骤二:注入功能胶;步骤三:抽真空,并进行热封,热封温度为70℃,热封压力为1mpa,热压时间为5min,即可得到柔性电池。

包括柔性正极片的制备方法:步骤一:按照质量比为90:3:2:5称取硅酸铁锂(li2fesio4)、superp、cnt、聚偏氟乙烯;步骤二:以n-甲基吡咯烷酮为溶剂,将硅酸铁锂(li2fesio4)、superp、cnt、聚偏氟乙烯与n-甲基吡咯烷酮溶剂进行混合,并搅拌成固含量为60%的均一正极浆料;步骤三:将步骤二得到的正极浆料浆料涂布在15μm的铝箔或涂碳铝箔上,在130℃下进行干燥,得到初始极片;步骤四:将步骤三得到的初始极片进行预辊压;步骤五:将步骤四得到的预辊压后极片涂覆或浸润功能胶,之后在130℃下进行干燥;步骤六:将步骤五所得极片进行二次辊压及裁切后,制得柔性正极片。

包括柔性负极片的制备方法:步骤一:按照质量比为92:2:1:2称取钛酸锂、导电剂、糊化剂、粘结剂,其中糊化剂为羧甲基纤维素钠,粘结剂为丁苯橡胶;步骤二:以水为溶剂,将钛酸锂、导电剂、糊化剂、粘结剂与水进行混合,并搅拌成含固量为60%的均一负极浆料;步骤三:将步骤二得到的浆料涂布在15μm的铜箔上,在110℃下进行干燥,得到初始极片;步骤四:将步骤三得到的初始极片进行预辊压;步骤五:将步骤四得到的预辊压后的极片涂覆或浸润功能胶,之后在110℃下进行干燥;步骤六:将步骤五所得极片进行二次辊压及裁切后,制得柔性负极片。

还包括功能胶的制备方法:步骤一:按照质量比为16:20:50称取锂镧钛氧(llto)、四氟硼酸锂(libf4)、聚碳酸乙烯酯(pec);步骤二:以n-甲基吡咯烷酮为溶剂,将锂镧钛氧(llto)、四氟硼酸锂(libf4)、聚碳酸乙烯酯(pec)与n-甲基吡咯烷酮进行混合,经过超声分散、搅拌,配成含固量为20%的均一功能胶。

与现有技术相比,本发明所达到的技术效果是:其结构、工艺简单,利用现有设备即可实现大规模生产;其柔性正极片和柔性负极片具有良好柔性,正负极极片为一体化构成,可以防止弯折过程的错位。

实施例四:

一种柔性电池的制备方法,步骤一:将柔性正极片与柔性负极片叠在一起;步骤二:注入功能胶;步骤三:抽真空,并进行热封,热封温度为80℃,热封压力为2mpa,热压时间为7min,即可得到柔性电池。

包括柔性正极片的制备方法:步骤一:按照质量比为95:5:3:7称取limo2(m=ni,mn,co)、superp、cnt、聚偏氟乙烯;步骤二:以n-甲基吡咯烷酮为溶剂,将limo2(m=ni,mn,co)、superp、cnt、聚偏氟乙烯与n-甲基吡咯烷酮溶剂进行混合,并搅拌成固含量为70%的均一正极浆料;步骤三:将步骤二得到的正极浆料浆料涂布在20μm的铝箔或涂碳铝箔上,在140℃下进行干燥,得到初始极片;步骤四:将步骤三得到的初始极片进行预辊压;步骤五:将步骤四得到的预辊压后极片涂覆或浸润功能胶,之后在140℃下进行干燥;步骤六:将步骤五所得极片进行二次辊压及裁切后,制得柔性正极片。

包括柔性负极片的制备方法:步骤一:按照质量比为94:2:2:3称取石墨、导电剂、糊化剂、粘结剂,其中糊化剂为羧甲基纤维素钠,粘结剂为丁苯橡胶;步骤二:以水为溶剂,将石墨、导电剂、糊化剂、粘结剂与水进行混合,并搅拌成含固量为70%的均一负极浆料;步骤三:将步骤二得到的浆料涂布在20μm的铜箔上,在120℃下进行干燥,得到初始极片;步骤四:将步骤三得到的初始极片进行预辊压;步骤五:将步骤四得到的预辊压后的极片涂覆或浸润功能胶,之后在120℃下进行干燥;步骤六:将步骤五所得极片进行二次辊压及裁切后,制得柔性负极片。

还包括功能胶的制备方法:步骤一:按照质量比为24:30:70称取氧化铝(al2o3)、六氟磷酸锂(lipf6)、聚三亚甲基碳酸酯(ptmc);步骤二:以n-甲基吡咯烷酮为溶剂,将氧化铝(al2o3)、六氟磷酸锂(lipf6)、聚三亚甲基碳酸酯(ptmc)与n-甲基吡咯烷酮进行混合,经过超声分散、搅拌,配成含固量为30%的均一功能胶。

与现有技术相比,本发明所达到的技术效果是:其结构、工艺简单,利用现有设备即可实现大规模生产;其柔性正极片和柔性负极片具有良好柔性,正负极极片为一体化构成,可以防止弯折过程的错位。

实施例五:

一种柔性电池的制备方法,步骤一:将柔性正极片与柔性负极片叠在一起;步骤二:注入功能胶;步骤三:抽真空,并进行热封,热封温度为90℃,热封压力为3mpa,热压时间为10min,即可得到柔性电池。

包括柔性正极片的制备方法:步骤一:按照质量比为98:6:4:10称取磷酸铁锂(lifepo4)、superp、cnt、聚偏氟乙烯;步骤二:以n-甲基吡咯烷酮为溶剂,将磷酸铁锂(lifepo4)、superp、cnt、聚偏氟乙烯与n-甲基吡咯烷酮溶剂进行混合,并搅拌成固含量为80%的均一正极浆料;步骤三:将步骤二得到的正极浆料浆料涂布在25μm的铝箔或涂碳铝箔上,在150℃下进行干燥,得到初始极片;步骤四:将步骤三得到的初始极片进行预辊压;步骤五:将步骤四得到的预辊压后极片涂覆或浸润功能胶,之后在150℃下进行干燥;步骤六:将步骤五所得极片进行二次辊压及裁切后,制得柔性正极片。

包括柔性负极片的制备方法:步骤一:按照质量比为95:3:2:3称取石墨、导电剂、糊化剂、粘结剂,其中糊化剂为羧甲基纤维素钠,粘结剂为丁苯橡胶;步骤二:以水为溶剂,将石墨、导电剂、糊化剂、粘结剂与水进行混合,并搅拌成含固量为70%的均一负极浆料;步骤三:将步骤二得到的浆料涂布在25μm的铜箔上,在130℃下进行干燥,得到初始极片;步骤四:将步骤三得到的初始极片进行预辊压;步骤五:将步骤四得到的预辊压后的极片涂覆或浸润功能胶,之后在130℃下进行干燥;步骤六:将步骤五所得极片进行二次辊压及裁切后,制得柔性负极片。

还包括功能胶的制备方法:步骤一:按照质量比为30:40:90称取氧化锆(zro2)、三氟甲基磺酸锂(licf3so3)、聚碳酸丙烯酯(ppc);步骤二:以n-甲基吡咯烷酮为溶剂,将氧化锆(zro2)、三氟甲基磺酸锂(licf3so3)、聚碳酸丙烯酯(ppc)与n-甲基吡咯烷酮进行混合,经过超声分散、搅拌,配成含固量为40%的均一功能胶。

与现有技术相比,本发明所达到的技术效果是:其结构、工艺简单,利用现有设备即可实现大规模生产;其柔性正极片和柔性负极片具有良好柔性,正负极极片为一体化构成,可以防止弯折过程的错位。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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