[发明专利]一种柔性薄膜锂离子极片的制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，提供了一种柔性薄膜锂离子极片的制备方法，S1，预先配备碳纳米管溶液，并同时在碱溶液中配备纳米纤维溶液；S2，将活性物质放入至碳纳米管溶液中，使二者充分混合，得到混合溶液；S3，将所述纳米纤维溶液放入至所述混合溶液，使二者充分混合，得到混合浆料；S4，将所述混合浆料注入模具，置于凝固浴中处理后得到柔性薄膜极片。本发明采用氢氧化钠/尿素体系使纳米纤维溶解成分子链的形态，然后经凝固浴后再生的方法制备出碳纳米管、活性物质均匀分布的柔性薄膜极片，该电极中各组分连续分布的结构能为电子/离子提供优异的传输路径，减小各组分间的接触阻抗，从而提高电极的电化学活性和柔韧性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体为一种柔性薄膜锂离子极片的制备方法。

背景技术

自从1991年索尼公司将锂离子电池商业化以来，迄今为止大多数依然是关于传统锂离子电池的电极材料和结构方面的报道，严重制约了锂离子电池的创新与应用。与此同时，在现如今的智能能源时代，随着柔性产业链的爆发，对柔性锂离子电池的需求日益加剧，因此，开发出高性能的柔性锂离子电池势在必行。

纳米纤维由于质轻、成本较低及可再利用性等优点已广泛应用于锂离子电池领域，其在锂离子电池中的应用主要表现为：代替电极的粘结剂、作为金属阳极的机械缓冲区、多孔集流体和隔膜等方面。一般而言，将纳米纤维和碳纳米管的混合体系用于电极的制备，其中纳米纤维不仅起着支撑活性物质的作用，而且赋予极片良好的机械性能，保证极片在弯曲过程中不会产生掉粉及断裂的现象；碳纳米管则附着在纳米纤维和活性物质上形成三维导电网络，给电子的传输提供路径。然而，目前制备活性物质/碳纳米管/纳米纤维电极普遍采用浸渍/过滤，然后干燥的方法，这种方法的最大的缺点是活性物质较低的负载量以及各组分混合的均匀性问题，主要是因为纳米纤维/碳纳米管支架中有限的孔隙才能容纳活性物质材料，从而限制了活性物质的负载量；其次，由于纳米纤维分子结构中强烈的分子间氢键以及纳米纤维与碳纳米管较大的极性差异，导致纳米纤维和碳纳米管很难再一般的溶剂中分散均匀，尤其在固含量很高的体系中时，这种差的分散状态表现的非常明显。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性薄膜锂离子极片的制备方法，先通过碱溶液将纳米纤维溶解为分子链状态，然后再混合活性物质以及碳纳米管，经过凝固浴后再生纳米纤维，不仅可以制备高负载量活性物质的极片，而且还能使活性物质、碳纳米管与纳米纤维在纳米水平下分散均匀，赋予极片更好的电化学性能和柔韧性。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种柔性薄膜锂离子极片的制备方法，S1，预先配备碳纳米管溶液，并同时在碱溶液中配备纳米纤维溶液；

S2，将活性物质放入至碳纳米管溶液中，使二者充分混合，得到混合溶液；

S3，将所述纳米纤维溶液放入至所述混合溶液，使二者充分混合，得到混合浆料；

S4，将所述混合浆料注入模具，置于凝固浴中处理后得到柔性薄膜极片。

进一步，所述S4步骤中，所述模具采用聚四氟乙烯材质，所述凝固浴采用稀硫酸，于所述稀硫酸中静置100-140s后凝胶化，再生纳米纤维，且经过干燥后即可制得柔性薄膜极片。

进一步，在混合浆料中，所述活性物质、碳纳米管以及纳米纤维的质量百分比分别为80％-90％、5％-10％以及5％-10％。

进一步，所述S1步骤中，碱溶液为氢氧化钠与尿素的混合溶液，所述S1步骤具体方法为：在低温环境下将纳米纤维放入所述氢氧化钠溶液和尿素水溶液的混合溶液中，并进行搅拌，直至纳米纤维溶解于氢氧化钠溶液和尿素水溶液的混合溶液中，从而得到纳米纤维溶液。

进一步，在制备混合溶液时，所述氢氧化钠溶液和尿素水溶液的质量比值为7:12。

进一步，所述纳米纤维采用植物纳米纤维或细菌纳米纤维。