[发明专利]一种锂离子电池用的柔性无集流体薄膜极片制备方法

说明书

本发明提供了一种锂离子电池用的柔性无集流体薄膜极片制备方法，该发明的制备方法如下：首先，将活性物质、导电剂、粘结剂和溶剂均匀混合，制备成浆料；然后，将浆料均匀的涂覆在光滑疏水的蓝宝石衬底表面以形成连续的薄膜，烘干；其次，将烘干并涂覆有薄膜的蓝宝石衬底浸泡在去离子水中，采用机械的方法使薄膜从蓝宝石衬底表面脱落；最后，利用铜网将脱落的薄膜从水中捞起，烘干即可得到柔性无集流体薄膜极片。该方法制备得到的柔性无集流体薄膜极片可自支撑，具有很好的机械强度和柔性。本发明工艺简单可控、制备成本低，性能提升显著可靠，制备的柔性无集流体薄膜极片表现出优越的电化学性能。

技术领域

本发明涉及涉及柔性锂离子电池技术领域，具体是涉及一种锂离子电池用的柔性无集流体薄膜极片制备方法。

背景技术

锂离子电池由于能量密度高、自放电小、循环寿命长、安全性好、无污染、可快速充放电等优点，使其在电子设备、数码产品、电动汽车以及能量存储等领域得到广泛的应用。近年来，特别是随着电子技术的不断发展，电子设备正朝着小型化、便携式和可穿戴方向发展。为了满足电子设备的小型化、便携式和可穿戴需求，发展柔性器件已是大势所趋。柔性器件的实现，其至关重要的环节是电池的柔性化。因此，开发一种具有高能量密度并具有优良柔性的锂离子电池已成为目前锂离子电池领域研究热点之一。

常见的锂离子电池主要由正极极片、负极极片、隔膜、电解液、极耳以及外包装组成。目前，正、负极极片一般是通过将活性物质以浆料的形式均匀涂覆在金属集流体上制备获得，其中正极极片采用金属铝箔作为集流体，负极极片采用金属铜箔作为集流体。采用该方法获得的正、负极极片，不仅金属集流体质量较大，导致电池能量密度低，而且柔性极差，金属集流体与活性物质之间的粘结强度弱，在多次重复弯曲后，活性物质易从金属集流体上脱落，导致器件使用寿命下降。因此，通过传统方法制备获得的电池限制了其在柔性器件中的应用。

为了得到具有更好柔性的电池，研究人员在此方面提出了很多制备方法。到目前为止，国内外已有报道的柔性电池制备方法主要集中在以下几个方面：[文献1：KretschmerK et al.Green Chemistry，2016，18(9)：2691-2698；文献2：Song J Y etal.Nanomaterials，2018，8(2)：90；文献3：Gao P.ACS applied materials&interfaces，2018，10(4)：3938-47；文献4：Li N.Proceedings of the National Academy ofSciences，2012，109(43)：17360-17365]，即利用碳纸、碳布、纺织品、石墨烯等高柔性材料作为导电集流体，以达到提高电极极片柔性的目的。尽管这些方法取得了较大的进展，但仍普遍存在一些问题：电极极片在制备时，需要采用真空抽滤工艺，此制备工艺过程复杂、成本高、耗时较长，不适合大规模生产；此外，虽然利用碳纸、碳布、纺织品、石墨烯等高柔性材料取代金属集流体，改善了电池的柔性，但集流体仍占据电池部分质量，一定程度上降低了电池的能量密度。因此，如何有效制备具有高能量密度的柔性电极极片，是柔性锂离子电池领域亟需解决的一个问题。

发明内容

本发明提出了一种锂离子电池用的柔性无集流体薄膜极片制备方法，该制备方法首先借助光滑疏水的蓝宝石衬底，将活性物质以浆料的形式涂覆在其表面，接着将其浸泡在去离子水中，采用机械分离的方法制备锂离子电池用的柔性无集流体薄膜极片。通过采用上述制备方法可解决现有技术中电极极片柔性差，能量密度低，制备工艺过程复杂、成本高以及集流体质量大等技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种锂离子电池用的柔性无集流体薄膜极片制备方法，该方法包含以下步骤：步骤1，将活性物质、导电剂、粘结剂和溶剂均匀混合，制备成浆料；步骤2，将浆料均匀的涂覆在光滑疏水的蓝宝石衬底表面以形成连续的薄膜，烘干；步骤3，将烘干并涂覆有薄膜的蓝宝石衬底浸泡在去离子水中，采用机械的方法使薄膜从蓝宝石衬底表面脱落；步骤4，利用铜网将脱落的薄膜从水中捞起，真空烘干即可得到柔性无集流体薄膜极片。