[发明专利]一种具有涂覆层的柔性电极片及其制备方法

说明书

本发明提供了一种具有涂覆层的柔性电极片，包括极片基体和至少涂覆在极片基体一侧的涂覆层，极片基体包括纤维体、活性物质和导电剂一，纤维体为纳米纤维或多枝晶类纤维，活性物质和导电剂一分散在纤维体中，活性物质为锂离子电池正极材料或负极材料；涂覆层包括粘结剂二、表面活性剂和导电剂二的混合浆料，导电剂二为氮掺杂三维石墨烯空心微球。该电极片自身通过纤维体的自支撑作用使得活性物质均匀分散在其内部，具有一定的柔性，同时在极片基体上涂布一层涂覆层浆料，分散开的氮杂石墨烯空心球既保留了原来碳的网状结构，又增加了与溶剂的接触面积，大大提高了与其反应物质的接触面积，涂覆层的导电性有很好的提升，从而提高锂电池的电性能。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种具有涂覆层的柔性电极片及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展以及人民物质文化生活水平的提高，人们对电池的需求量越来越大，对电池的性能的要求也越来越高。特别是随着空间技术的发展和军事装备的需求，信息和微电子工业的迅猛发展所带来的大量工业用、民用、医用，便携式电子产品的问世，电动汽车的研制和开发，以及环境保护意识的增强，人们对体积小，重量轻，高能量，安全可靠，无污染，可反复充电使用的电池的需求更加迫切。锂离子电池就是在这种形式下迅速发展起来的新型高能二次电池。

现有的锂离子电池中，集流体通常采用金属薄片，如铜箔、铝箔，然而这些金属薄片一般不能弯折和挤压，不具有柔性，因此使得锂离子电池具有相当的硬度，不能接受由于外力而导致的变形。如果锂离子电池有变形，将会破坏正负极片与隔膜间的界面，导致电池性能恶化，影响终端用户的正常使用，同时现有锂离子电池容易造成漏液，安全性有待进一步提高。

随着电子技术的快速发展，越来越多的电子设备正在向着轻薄化和柔性化的方向进行发展，例如三星和LG都推出了自家的柔性可折叠的屏幕，并且正在计划推出可折叠的手机等产品，目前显示组件和电路都可实现柔性和可折叠，目前最大的挑战就是可以折叠的储能电源产品，传统的锂离子电池、超级电容器等产品，不但体积笨重，而且还无法折叠，在体积变化过大时，甚至会导致正负极之间发生短路，引发热失控，导致严重的安全问题。因此为了适应下一代柔性电子设备的发展，锂离子电池的发展方向也应向着柔性、可折叠的方向进行发展。因此，研发一种可以弯折、挤压，自放电率小，安全性高，导电性好的柔性锂离子电池，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有锂电池存在的上述缺陷，提供一种可以弯折、挤压，自放电率小，安全性高，导电性好的柔性电极片。

为此，本发明的技术方案是提供了一种具有涂覆层的柔性电极片，包括极片基体和至少涂覆在极片基体一侧的涂覆层，所述极片基体包括纤维体、活性物质和导电剂一，所述纤维体为纳米纤维或多枝晶类纤维，纤维体直径为纳米级或者亚微米级；所述活性物质和导电剂一分散在所述纤维体中，所述活性物质为锂离子电池正极材料或负极材料；所述涂覆层包括粘结剂二、表面活性剂和导电剂二的混合浆料，所述导电剂二为氮掺杂三维石墨烯空心微球。

进一步的，所述纤维体在极片基体中质量占比为0.1～15%，活性物质在极片基体中的质量占比为66～99.7%，导电剂一在极片基体中质量占比为0.2～10%；所述活性物质在极片基体中的面密度为1～50mg/cm²，所述导电剂一为碳纳米管，碳纳米纤维，碳纳米线，石墨烯，还原氧化石墨或银纳米线。

进一步的，所述极片基体还包括垫层，所述垫层为纳米纤维，所述纤维体、活性物质和导电剂一均设置在垫层上。

进一步的，所述垫层在极片基体中的面密度为0.1～5mg/cm²。

进一步的，所述极片基体中还包括粘结剂一，所述粘结剂一为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羟甲基纤维素、丙烯腈多元共聚物中一种或几种的混合物；所述粘结剂一在极片基体中的质量占比不大于4%。

进一步的，所述涂覆层的厚度不超过20微米。