[发明专利]一种柔性锂离子电池负极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性锂离子负极的制备方法。该法以氧化石墨烯为活性物质，首先加入导电聚合物单体，经聚合得到氧化石墨烯/导电聚合物复合材料，随后依次加入带有能与氧化石墨烯活性位点键合的弹性体、导电剂和粘结剂，再经过还原得到RGO/导电聚合物/导电剂/粘结剂/弹性体一体化的复合材料,最后经过真空抽滤、干燥、辊压制得一体化的柔性电极片。本发明所制备得的柔性电极片通过化学键键合，分子间作用力强，极片在弯曲或者充放电过程中活材料性不易脱落，且通过真空抽滤和辊压，使得各部分紧密接触，起到了协同作用。本发明所制得的柔性电极具备良好的柔韧性和电化学性能，在经过弯曲实验后依旧保持良好的倍率性能和循环性能。

技术领域

本发明涉及一种柔性锂离子电池负极材料的制备方法，属于锂离子电池技术领域。

技术背景

随着全球能源消耗的迅速增加和产生的环境污染问题，寻找清洁可持续发展的能源成为人们迫切的需求。作为重要储能器件的锂离子电池由于绿色环保，环境污染小，而且具备优异的电化学性能如：循环寿命长、容量高、自放电率低、无记忆效应等优点，已广泛应用于生活的各个领域，如：柔性显示屏、植入式医疗器械、手机等。其中，制备高能量密度、高功率密度、弯曲折叠后活性物质不易脱落且循环性能良好的柔性锂离子电池极片备受关注。

传统的锂离子电池极片需要将浆料涂覆在金属集流体表面，即活性材料与集流体通过粘结剂来连接，这种方式不仅耗时费力，而且活性物质往往会由于粘结剂强度不够，从集流体上脱落，导致电池内阻增大，电化学性能下减。柔性电池极片需要在满足弯曲折叠的情况下依旧保持良好的电化学性能，传统的锂离子电池极片制备工艺无法达到要求。

针对上述问题，研究者对金属集流体进行表面改性、增韧改性粘结剂或使用共混粘结剂、增加活性物质粘性、在体系中添加弹性体、在金属集流体表面涂覆导电涂层、开发柔性纸电极、碳布做电极以及各类抽滤成膜技术制作柔性电极。如李峰等在CN 104810504A中用石墨烯经分散、真空抽滤制得石墨烯集流体层,活性电极材料层由浆料抽滤到石墨烯集流体上,干燥、辊压制得一体化柔性电极极片。龙佳等在CN 108417779A在采用氢氧化钠/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。韩建涛等在CN 207381477 U中通过将多层电极材料层和上包覆层、下包覆层逐层叠加，形成类似汉堡结构的电极片，从而实现大尺度的包覆，简化工艺流程，提高电池的电化学性能参数。

但这些方法由于活性物质与粘结剂、导电剂、集流体等属于物理力结合，强度低，不能满足弯折稳定性，活性材料还是会在充放电过程中脱落，导致电化学性能下降，不能满足使用过程中需要长久弯折的柔性电池。

发明内容

为了解决已有技术的不足，本发明提供了一种锂离子电池柔性电极的制备方法，所制备得的柔性电极片中由于活性材料、粘结剂、导电剂、弹性体、集流体经过化学键结合为一体，分子间作用力变强，使得极片在弯曲或者充放电过程中活材料性不易脱落，而且通过真空抽滤，使得各部分紧密接触，起到了协同作用。本发明所制得的柔性电极具备良好的柔韧性和电化学性能，在经过弯曲实验后依旧保持良好的倍率性能和循环性能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种柔性锂离子电池负极材料的制备方法，以还原的氧化石墨烯为活性材料，具体制作以氧化石墨烯为原料，加入粘结剂、导电剂、弹性体和集流体，并通过多步聚合反应，再利用氢碘酸经还原反应，使之以化学键结合为一体；所述集流体是导电聚合物；所述粘结剂、弹性体和导电剂均是带有能与氧化石墨烯活性位点反应的官能团。