[发明专利]一种垂直结构电极的制备装置和制备方法

权利要求书

1.一种垂直结构电极的制备装置，其特征在于：包括底板(1)、垂直冲压片(2)和水平压片(3)，在所述底板(1)上表面的左右两侧均设置有一个垂直于底板(1)上表面的支板(4)，在所述底板(1)的后表面设置有一个竖直放置的背板(6)，所述底板(1)、支板(4)、背板(6)之间两两相互垂直，在两个支板(4)之间设置有可前后移动的厚度调节板(7)，所述厚度调节板(7)与背板(6)平行设置，所述垂直冲压片(2)和水平压片(3)用于将放置在背板(6)与厚度调节板(7)之间的复合材料压平。

2.根据权利要求1所述的一种垂直结构电极的制备装置，其特征在于：在所述支板(4)上开设有滑槽(5)，所述滑槽(5)与背板(6)之间保留250微米的间隙，在所述厚度调节板(7)的两侧设置有与滑槽(5)相对应的螺纹孔(8)，所述螺纹孔(8)至厚度调节板(7)后表面的距离不小于240微米，在所述螺纹孔(8)内设置有调节螺钉(9)，所述调节螺钉(9)的螺钉头设置在支板(4)的外侧。

3.一种利用权利要求2所述制备装置的垂直结构电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，将高储锂容量活性物质与膨胀石墨按比例进行混合和干燥处理，所得产物称为复合材料；

步骤2，将权利要求2所述垂直结构电极的制备装置组装好，根据所需电极片的厚度，调节厚度调节板(7)与背板(6)之间的间隙，间隙尺寸为所需电极片中间产物的厚度；

步骤3，将步骤1所得复合材料均匀的铺设在所述步骤2调好的垂直结构电极的制备装置中，选择对应宽度的垂直冲压片(2)自上而下施加压力，将复合材料压成片状结构，重复铺设所述复合材料并通过垂直冲压片(2)施加压力，直至达到所需高度，形成电极片中间产物，此时电极片中间产物中的石墨片层与底板(1)平行；

步骤4，松开调节螺钉(9)，调整厚度调节板(7)位置，将所得电极片中间产物向前或向后旋转90度，此时电极片中间产物中的石墨片层与底板(1)相互垂直，根据电极片中间产物的高度调节厚度调节板(7)的位置，使厚度调节板(7)与背板(6)之间的宽度和电极片中间产物的高度相同，以夹紧电极片中间产物；

步骤5，根据电极片中间产物的高度选择相对应的水平压片(3)，使水平压片(3)的宽度和电极片中间产物的高度相同，将水平压片(3)放置在电极片中间产物上，并自上而下施加压力，使电极片中间产物中与底板(1)相互垂直的石墨片层在压力作用下发生扭曲，留下丰富孔隙，从而得到垂直结构电极片。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的高储锂容量活性物质是指储锂比容量在400-2000mAh/g的负极材料，种类为硅碳复合材料，硅氧碳复合材料，纳米锡碳复合材料，纳米氧化锡碳复合材料，过渡金属氧化物-碳复合材料中的任意一种。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的膨胀石墨为石墨材料经过氧化、插层和膨化处理得到，或者只经过插层和膨化处理得到，所得膨胀石墨的体积为原石墨材料体积的2-200倍。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1中高储锂容量活性物质和膨胀石墨的混合质量比1:1-1:19。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1中高储锂容量活性物质和膨胀石墨的混合方式为：将高储锂容量活性物质超声分散到乙醇溶液中得到混合溶液，混合溶液的固含量为1-20mg/ml，将混合溶液滴加到膨胀石墨中，直至将膨胀石墨浸没，浸没后加热、搅拌挥发，直至基本不见溶液，然后继续滴加混合溶液，重复上述步骤，直至达到预定的混合比例。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1中高储锂容量活性物质和膨胀石墨的干燥方式为鼓风干燥或真空干燥。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2中电极片中间产物的厚度为10-200微米。