[发明专利]一种可用于3D打印的负极浆料制备方法

说明书

本申请公开了化学储能电池领域中的一种可用于3D打印的负极浆料制备方法，称取羧甲基纤维素钠CMC放入水中，超声波振荡溶解，加入硅碳材料、导电剂、SBR使用行星分散机混合均匀，得3D打印浆料。本申请提供的负极浆料可直接用于直写3D打印，制作预成极片，然后进行干燥，得到极片，且本发明的制备方法简单，由于制备时间短，可以减少团聚混合，使其更加均匀，提高打印的流畅性，使极片的性能更优异。

技术领域

本发明涉及化学储能电池领域，具体涉及一种可用于3D打印的负极浆料制备方法。

背景技术

近些年来，随着科学技术的不断发展和进步，伴随着各种便携式电子设备、电动汽车及军事武器装备等的迅速发展，对化学电源的要求也越来越高，要求化学电源具有较高的能量密度。在武器装备中，电源预留空间一般是不规则的，若使用当前电子领域常用的锂离子电池(通常为长方形和圆柱形)，则空间利用率不高，造成电池系统的比能量低。而提高空间利用率，是提高电池系统比能量的重要手段，因此异型电池设备技术也开始迅速发展。但是受限于材料以及生产工艺等技术发展的限制，异型电源的研究也较为滞后。

当前商业化的锂离子电池主要以石墨为负极，理论比容量只有372mAh/g，电池能量密度提升空间有限。硅基负极材料因其理论比容量高、脱锂电位低、储量丰富、环境友好、成本较低等优势而被认为是极具潜力的下一代高能量密度锂离子电池负极材料。因此，采用硅碳材料进行异型电池的生产，可以大大提高体系的比能量。

传统异型电池均使用模具切割法，需对应设计满足空间形状的切割模具，因此研究周期长，开模成本高，并不利于新产品的研发。因此将可定制化制作的3D打印引入到异型电池的制作是大势所趋，但是3D打印所需浆料特性不同于一般锂离子生产浆料特性，因为3D打印所需浆料粘度高且要求浆料混合均匀无团聚，所以溶解剂粘结剂的使用及搅拌工艺特别重要，鉴于此，目前并没有一种专门用于3D打印的负极浆料。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种专门用于3D打印的负极浆料的制备方法。

本发明的一种可用于3D打印的负极浆料制备方法，包括以下步骤：

S1、称取羧甲基纤维素钠加入去离子水中，超声波振荡溶解，得溶液A；

S2、称取导电剂加入到溶液A中，采用行星分散机先进行分散，使导电剂跟溶液A完全混合均匀，得溶液B；

S3、称取硅碳材料加入到溶液B中，采用行星分散机进行分散，使硅碳材料跟溶液B完全混合均匀，得溶液C；

S4、称取丁苯橡胶加入到溶液C中，采用行星分散机进行分散，使丁苯橡胶跟溶液C完全混合均匀，得适合3D打印的负极浆料。

优选的，步骤S1中，羧甲基纤维素钠和去离子水的质量比为3～8:150～300。

优选的，步骤S1中，超声波振荡的时间为2～15min。

优选的，导电剂为超导炭黑、乙炔黑、碳纤维、碳纳米管、科琴黑和石墨烯中的一种或多种，硅碳材料和导电剂的质量比为100:1～6.25。

优选的，S2步骤中，行星分散机的操作为400～1800r/min转2～15min。

优选的，所述硅碳材料的粒径为1～50μm。

优选的，S3步骤中，行星分散机的操作为400～1800r/min转2～15min。

优选的，所述丁苯橡胶与硅碳材料的质量比为：4～8:100。

优选的，S4步骤中，行星分散机的操作为400～1800r/min转2～15min。