[发明专利]一种使用垫层的柔性锂离子电池电极片及其制备方法

说明书

本发明提供了一种使用垫层的柔性锂离子电池电极片，包括垫层，以及设置在垫层上的基体、活性物质和导电剂，所述垫层为纳米纤维素，所述基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分散在所述基体中，所述活性物质为锂离子电池正极材料或负极材料。通过该电极片制备出的电池不仅具有传统锂电池的充放电功能，而且该柔性锂离子电池电极片自身通过基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，在制备过程中，通过垫层降低浆料流失率，可使其流失率基本为零。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种使用垫层的柔性锂离子电池电极片及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是一种能量密度高、可靠性高、加工性能好和环保性能优良的二次电池，已被广泛应用于各类便携式电子设备中。现有的锂离子电池包括相互叠加卷绕的正极片、隔膜、负极片和电解液，隔膜间隔于相邻的正、负极片之间以将正负极片绝缘，同时用于保持电解液；正极片包括正极集流体及形成于该正极集流体表面的正极材料层；负极片包括负极集流体及形成于该负极集流体表面的负极材料层；锂离子电池的正负极片一般根据电池尺寸采用卷绕或者堆叠方式，正负极片上的材料层连续分布在集流体上；其中，锂离子电池中的集流体是用于汇集电流的结构，集流体的功用主要是将锂离子电池中活性物质产生的电流汇集起来以便形成较大的电流对外输出，因此，集流体应与活性物质充分接触，并且内阻应尽可能小为佳。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，现有锂离子电池通常含有电解液，且自放电率较高，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

本发明的目的是提供了一种使用垫层的柔性锂离子电池电极片，该电极片可以弯折、挤压，自放电率小，安全性高，而且电极片没有流失。

本发明实施例的技术方案是提供了一种使用垫层的柔性锂离子电池电极片，包括垫层，以及设置在垫层上的基体、活性物质和导电剂，所述垫层为纳米纤维素，所述基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分散在所述基体中，所述活性物质为锂离子电池正极材料或负极材料。

进一步的，所述垫层在电极片中的面密度为0.1～5mg/cm²。

进一步的，所述基体在电极片中质量占比为0.1～15％，活性物质在电极片中的质量占比为66～99.2％，导电剂在电极片中质量占比为0.2～10％，垫层在电极片中的质量占比为0.5～5％。

进一步的，所述活性物质在电极片中的面密度为1～50mg/cm²。

进一步的，上述使用垫层的柔性锂离子电池电极片还包括粘接剂，所述粘接剂分散在所述基体中，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羟甲基纤维素中一种或几种的混合物，所述粘结剂在电极片中的质量占比不大于4％。

进一步的，所述导电剂选用具有碳纳米管、导电碳黑、KS-6、科琴黑或石墨烯。

另外，本发明还提供了上述使用垫层的柔性锂离子电池电极片的制备方法，包括如下步骤：