一种石墨烯锂离子电池水性导电箔制备方法与流程

文档序号:21403268发布日期:2020-07-07 14:35阅读:369来源:国知局

本发明涉及锂离子电池领域,尤其石墨烯锂离子电池领域一种石墨烯锂离子电池水性导电箔制备方法。



背景技术:

锂离子电池是一种二次电池(充电电池),它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中,li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电时,li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。

随着电动车对功率性能的要求不断提高,高容量、低阻抗、高功率成为目前的重点需求。其中低阻抗、高功率主要通过在传统铜箔和铝箔上先印刷1~2um厚度的导电层,再在该导电层上进行正负极活性物质的涂敷,有效改善铜铝箔基材与电极活性材料之间的粘结力和接触电阻,达到低阻抗和高功率性能提升的目的。该导电层在锂离子电池行业通常称“底涂”、“凹版”或“导电箔”。

石墨烯的命名来自英文的graphite(石墨)+-ene(烯类结尾),是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型,呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二维材料。结构非常稳定,碳碳键(carbon-carbonbond)仅为是世上最薄也是最坚硬的纳米材料,导热系数高达5300w/(m·k),高于碳纳米管和金刚石,常温下其电子迁移率超过15000cm2/(v·s),又比纳米碳管或硅晶体高,而电阻率只约10-6ω·cm,比铜或银更低,为世上电阻率最小的材料。

石墨烯是构成下列碳同素异形体的基本单元:石墨,木炭,碳纳米管和富勒烯。有可能会成为硅的替代品,制造超微型晶体管,用来生产未来的超级计算机,碳元素更高的电子迁移率可以使未来的计算机获得更高的速度。另外石墨烯材料还是一种优良的改性剂,在新能源领域如超级电容器、锂离子电池方面,由于其高传导性、高比表面积,可以大大提升电极性能。

为了进一步提升导电箔的导电性能,行业对新材料的依赖性也越来越大。纳米级高性能的导电、导热材料,尤其是石墨烯开始逐渐应用到导电箔中。由于石墨烯材料本身比表面积很大,很难在水中润湿和分散均匀,往往都是油性存在。在制备过程中需要使用大量的有机溶剂,不管是制浆还是印刷,还是后续进一步的应用,都会因为有机溶剂及其它有害物质排放,对环境带来严重的污染,对作业人员身体健康产生严重影响。怎么样制备石墨烯锂离子电池水性导电箔,成为本发明的核心。



技术实现要素:

基于此,有必要针对现有技术问题,提供一种石墨烯锂离子电池水性导电箔制备方法,将石墨烯充分应用到锂离子电池极片中,不适用污染环境的有机溶剂,一样能够充分发挥其材料的性能。

为解决现有技术问题,本发明公开一种石墨烯锂离子电池水性导电箔制备方法,包括:

s1:将石墨烯与去离子水制备成固含量0.01%~85%的石墨烯浆。将粘结剂溶解成溶解液,或直接使用成品液态粘结剂;

s2:将石墨烯浆与液态粘结剂,按照导电箔印刷浆料配方需求的量,液态乳化制得石墨烯水性导电浆;

s3:通过凹版印刷的方式,将s2所述石墨烯水性导电浆印刷到铜箔或铝箔上,在铜箔或铝箔的两个面分别印刷0.1μm~2μ印刷层,烘干后制得所述石墨烯水性导电箔。

其中s1混合液的制备方法为:将石墨烯与去离子水按照重量百分比≥0.01%进行润湿分散均匀。具体步骤如下:

s11:将石墨烯和去离子水分别进行场效应处理;

s12:在场效应处理后的10秒钟之内,混合石墨烯和去离子水;

s13:通过稀释或提纯,调节混合浆的固含量到需要的范围。

所述场效应至少包括电场、磁场、红外场等具有力和能量的特性环境中的一种,通过特性环境分别对石墨烯和去离子水进行力和能量的作用。

所述粘结剂为丙烯酸、聚氨酯树脂、聚氨酯、聚乙烯、pet/pp/pvc/pc/cmc等天水溶性高分子材料中的一种或几种。

本发明的有益效果为:本发明公开一种石墨烯锂离子电池水性导电箔制备方法,s1:将石墨烯与去离子水制备成固含量0.01%~85%的石墨烯浆。将粘结剂溶解成溶解液,或直接使用成品液态粘结剂;s2:将石墨烯浆与液态粘结剂,按照导电箔印刷浆料配方需求的量,液态乳化制得石墨烯水性导电浆;s3:通过凹版印刷的方式,将s2所述石墨烯水性导电浆印刷到铜箔或铝箔上,在铜箔或铝箔的两个面分别印刷0.1μm~2μ印刷层,烘干后制得所述石墨烯水性导电箔。在制备过程中不使用有机溶剂,没有有机溶剂及其它有害物质排放,对环境没有污染。将石墨烯充分应用到锂离子电池极片中,制备简单,充分发挥其材料的性能,使导电箔具有卓越的导电性能和导热性能。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能,下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明实施例公开一种石墨烯锂离子电池水性导电箔制备方法,具体如下:

s1:将石墨烯与去离子水制备成固含量0.01%~85%的石墨烯浆。将粘结剂溶解成溶解液,或直接使用成品液态粘结剂;

s2:将石墨烯浆与液态粘结剂,按照导电箔印刷浆料配方需求的量,液态乳化制得石墨烯水性导电浆;

s3:通过凹版印刷的方式,将s2所述石墨烯水性导电浆印刷到铜箔或铝箔上,在铜箔或铝箔的两个面分别印刷0.1μm~2μ印刷层,烘干后制得所述石墨烯水性导电箔。

其中s1混合液的制备方法为:将石墨烯与去离子水按照重量百分比≥0.01%进行润湿分散均匀。具体步骤如下:

s11:将石墨烯和去离子水分别进行场效应处理;

s12:在场效应处理后的10秒钟之内,混合石墨烯和去离子水;

s13:通过稀释或提纯,调节混合浆的固含量到需要的范围。

所述场效应至少包括电场、磁场、红外场等具有力和能量的特性环境中的一种,通过特性环境分别对石墨烯和去离子水进行力和能量的作用。

所述粘结剂为丙烯酸、聚氨酯树脂、聚氨酯、聚乙烯、pet/pp/pvc/pc/cmc等天水溶性高分子材料中的一种或几种。

本发明的有益效果为:本发明公开一种石墨烯锂离子电池水性导电箔制备方法,s1:将石墨烯与去离子水制备成固含量0.01%~85%的石墨烯浆。将粘结剂溶解成溶解液,或直接使用成品液态粘结剂;s2:将石墨烯浆与液态粘结剂,按照导电箔印刷浆料配方需求的量,液态乳化制得石墨烯水性导电浆;s3:通过凹版印刷的方式,将s2所述石墨烯水性导电浆印刷到铜箔或铝箔上,在铜箔或铝箔的两个面分别印刷0.1μm~2μ印刷层,烘干后制得所述石墨烯水性导电箔。在制备过程中不使用有机溶剂,没有有机溶剂及其它有害物质排放,对环境没有污染。将石墨烯充分应用到锂离子电池极片中,制备简单,充分发挥其材料的性能,使导电箔具有卓越的导电性能和导热性能。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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