[发明专利]一种叠层式柔性电极片及其制备方法

说明书

本发明提供了一种叠层式柔性电极片，包括多层叠加设置的极片基体，相邻的两个极片基体之间通过导电银胶粘接固定，极片基体包括纤维体、活性物质、粘接剂和导电剂，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，活性物质、粘结剂和导电剂分散在纤维体中，活性物质为锂离子电池正极材料或负极材料。该叠层式柔性电极片采用纤维体作为活性物质的支撑体，提高了电极片的柔韧性，能够承受弯曲，拉伸和压缩等受力形式，而且弯曲不会引起容量下降和电压突变，不会造成电池内部结构破坏，以及不会造成安全隐患，同时采用多层极片基体滚压后，形成了一个整体，从而使得电极片的面密度大大提高，进而可大大提高锂电池的能量密度。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种叠层式柔性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，外层用铝塑膜包装。

在制备过程中，首先将正负极制备成浆料，再分别涂覆与铝箔和铜箔上，制成极片，通过叠片或者卷绕的工艺将制成裸电芯，将电芯包装在铝塑膜中，注液，化成，分容制备成电池。现有的集流体为金属材料，在弯曲过程中出现龟裂现象，导致极片破裂，刺穿隔膜等现象，导致电芯不能使用，不能满足柔性要求。

近年来，作为下一代最有前景之一的柔性器件的研究备受瞩目，但如何将柔性构建的思路与基于纳米材料的锂电池相结合，并与此同时获得高电池性能、优良弯折稳定性的锂电池，仍是困扰大多数科研人员的一个巨大难题。锂电池是为可穿戴设备提供电源的储能设备，要求其必须可以任意折叠、弯曲，能够制作成各种形状和尺寸，重量轻，能量密度大，方便使用和便于携带，因而对锂电池的理化性质、结构、尺寸、质量(重量)等都提出了特殊要求，目前用于可穿戴设备的锂电池容量普遍偏低，循环性不足。因此，研发一种安全性好，容量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一种叠层式柔性电极片，该电极片可以弯曲，且不会造成电池内部结构改变，同时其具有高能量密度。

本发明的技术方案是提供了一种叠层式柔性电极片，包括多层叠加设置的极片基体，所述相邻的两个极片基体之间通过导电银胶粘接固定，所述极片基体包括纤维体、活性物质和导电剂，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。

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。

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、活性物质和导电剂均设置在垫层上，所述垫层在极片基体中的质量占比为0.5～5％。

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，所述极片基体还包括粘结剂，所述粘接剂分散在所述纤维体中，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、丙烯腈多元共聚物中一种或几种的混合物，所述粘结剂在极片基体中的质量占比不大于4％。

进一步的，所述导电剂为碳纳米管，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，上述叠层式柔性电极片的厚度不超过2000微米，所述导电银胶的厚度为2～5微米。

另外，本发明还提供了上述叠层式柔性电极片的制备方法，包括如下步骤：