[0044] 以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明,但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
[0045] 实施例1
[0046] 一种挤出压延制备硅碳负极电极片的方法,包括如下步骤:
[0047] 步骤一、将PEDOT:PSS(PEDOT:PSS的导电率为400s/cm)、氯铂酸、二甲基亚砜按照重量份数依次为10、2、10加入混合装置中,搅拌均匀,搅拌转速为100r/min、搅拌时间为40min,即得改性PEDOT:PSS浆料;
[0048] 步骤二、将纳米硅粉、碳纤维(碳纤维的长度为0.1 5mm、直径为1 20μm)、羧甲基纤~ ~维素钠、质量浓度为30%的丁苯橡胶乳液 、去离子水按照重量份数依次为10、80、1、1、100加入混合装置中,搅拌均匀,搅拌转速为50r/min、搅拌时间为6h,即得硅粉/碳纤维复合浆料;
[0049] 步骤三、将PEDOT:PSS浆料和硅粉/碳纤维复合浆料按照重量份数依次为10、20加入混合装置中,搅拌均匀后加入挤出机中挤出,50r/min、搅拌时间60min,挤出温度为50℃,即得膏状物;
[0050] 步骤四、在基板(玻璃基板)上喷涂十二烷基苯磺酸,再将膏状物在基板(膏状物在喷涂有十二烷基苯磺酸的表面进行刮涂)上刮涂成膜,十二烷基苯磺酸与膏状物的重量比为2:100,辊压成型(辊压成型的薄膜厚度为50μm,辊压压力为5Mpa),真空干燥(干燥温度为60℃,干燥时间为70min)后在惰性气体保护下进行热处理(热处理温度为130℃,热处理时间为70min),剥离基板,即得硅碳负极电极片。
[0051] 具体地,PEDOT:PSS选用上海博鸿化工中导电率为400s/cm的PEDOT:PSS产品。上述PEDOT:PSS产品是先通过EDOT和NaPSS(聚苯乙烯磺酸钠)共混,通过稀盐酸调节pH至中性,再加入硫酸铁、过硫酸钠反应后抽滤,研磨,干燥即得PEDOT:PSS。
[0052] 一种硅碳负极电极片,所述硅碳负极电极片由上述方法制备而成。
[0053] 实施例2
[0054] 一种挤出压延制备硅碳负极电极片的方法,包括如下步骤:
[0055] 步骤一、将PEDOT:PSS(PEDOT:PSS的导电率为400s/cm)、氯铂酸、二甲基亚砜按照重量份数依次为20、3、20加入混合装置中,搅拌均匀,搅拌转速为200r/min、搅拌时间为20min,即得改性PEDOT:PSS浆料;
[0056] 步骤二、将纳米硅粉、碳纤维(碳纤维的长度为0.1 5mm、直径为1 20μm)、羧甲基纤~ ~维素钠、质量浓度为30%的丁苯橡胶乳液 、去离子水按照重量份数依次为15、95、2、2、180加入混合装置中,搅拌均匀,搅拌转速为100/min、搅拌时间为3h,即得硅粉/碳纤维复合浆料;
[0057] 步骤三、将PEDOT:PSS浆料和硅粉/碳纤维复合浆料按照重量份数依次为15、32加入混合装置中,搅拌均匀后加入挤出机中挤出,100r/min、搅拌时间30min,挤出温度为80℃,即得膏状物;
[0058] 步骤四、在基板(玻璃基板)上喷涂十二烷基苯磺酸,再将膏状物在基板(膏状物在喷涂有十二烷基苯磺酸的表面进行刮涂)上刮涂成膜,十二烷基苯磺酸与膏状物的重量比为5:100,辊压成型(辊压成型的薄膜厚度为200μm,辊压压力为5Mpa),真空干燥(干燥温度为80℃,干燥时间为50min)后在惰性气体保护下进行热处理(热处理温度为140℃,热处理时间为50min),剥离基板,即得硅碳负极电极片。
[0059] 具体地,PEDOT:PSS选用上海博鸿化工中导电率为400s/cm的PEDOT:PSS产品。上述PEDOT:PSS产品是先通过EDOT和NaPSS(聚苯乙烯磺酸钠)共混,通过稀盐酸调节pH至中性,再加入硫酸铁、过硫酸钠反应后抽滤,研磨,干燥即得PEDOT:PSS。
[0060] 一种硅碳负极电极片,所述硅碳负极电极片由上述方法制备而成。
[0061] 实施例3
[0062] 一种挤出压延制备硅碳负极电极片的方法,包括如下步骤:
[0063] 步骤一、将PEDOT:PSS(PEDOT:PSS的导电率为400s/cm)、氯铂酸、二甲基亚砜按照重量份数依次为13、2.5、13加入混合装置中,搅拌均匀,搅拌转速为120r/min、搅拌时间为40min,即得改性PEDOT:PSS浆料;
[0064] 步骤二、将纳米硅粉、碳纤维(碳纤维的长度为0.1 5mm、直径为1 20μm)、羧甲基纤~ ~维素钠、质量浓度为30%的丁苯橡胶乳液 、去离子水按照重量份数依次为12、84、1.5、1.5、
120加入混合装置中,搅拌均匀,搅拌转速为80r/min、搅拌时间为4h,即得硅粉/碳纤维复合浆料;
[0065] 步骤三、将PEDOT:PSS浆料和硅粉/碳纤维复合浆料按照重量份数依次为12、25加入混合装置中,搅拌均匀后加入挤出机中挤出,70r/min、搅拌时间45min,挤出温度为60℃,即得膏状物;
[0066] 步骤四、在基板(陶瓷基板)上喷涂十二烷基苯磺酸,再将膏状物在基板(膏状物在喷涂有十二烷基苯磺酸的表面进行刮涂)上刮涂成膜,十二烷基苯磺酸与膏状物的重量比为3:100,辊压成型(辊压成型的薄膜厚度为100μm,辊压压力为3Mpa),真空干燥(干燥温度为70℃,干燥时间为60min)后在惰性气体保护下进行热处理(热处理温度为135℃,热处理时间为60min),剥离基板,即得硅碳负极电极片。
[0067] 具体地,PEDOT:PSS选用上海博鸿化工中导电率为400s/cm的PEDOT:PSS产品。上述PEDOT:PSS产品是先通过EDOT和NaPSS(聚苯乙烯磺酸钠)共混,通过稀盐酸调节pH至中性,再加入硫酸铁、过硫酸钠反应后抽滤,研磨,干燥即得PEDOT:PSS。
[0068] 一种硅碳负极电极片,所述硅碳负极电极片由上述方法制备而成。
[0069] 实施例4
[0070] 一种挤出压延制备硅碳负极电极片的方法,包括如下步骤:
[0071] 步骤一、将PEDOT:PSS(PEDOT:PSS的导电率为400s/cm)、氯铂酸、二甲基亚砜按照重量份数依次为14、2.5、13加入混合装置中,搅拌均匀,搅拌转速为150r/min、搅拌时间为30min,即得改性PEDOT:PSS浆料;
[0072] 步骤二、将纳米硅粉、碳纤维(碳纤维的长度为0.1 5mm、直径为1 20μm)、羧甲基纤~ ~维素钠、质量浓度为30%的丁苯橡胶乳液 、去离子水按照重量份数依次为12、85、1.5、1.5、
130加入混合装置中,搅拌均匀,搅拌转速为70r/min、搅拌时间为6h,即得硅粉/碳纤维复合浆料;
[0073] 步骤三、将PEDOT:PSS浆料和硅粉/碳纤维复合浆料按照重量份数依次为12、26加入混合装置中,搅拌均匀后加入挤出机中挤出,60r/min、搅拌时间60min,挤出温度为60℃,即得膏状物;
[0074] 步骤四、在基板(陶瓷基板)上喷涂十二烷基苯磺酸,再将膏状物在基板(膏状物在喷涂有十二烷基苯磺酸的表面进行刮涂)上刮涂成膜,十二烷基苯磺酸与膏状物的重量比为4:100,辊压成型(辊压成型的薄膜厚度为100μm,辊压压力为4Mpa),真空干燥(干燥温度为70℃,干燥时间为60min)后在惰性气体保护下进行热处理(热处理温度为135℃,热处理时间为60min),剥离基板,即得硅碳负极电极片。
[0075] 具体地,PEDOT:PSS选用上海博鸿化工中导电率为400s/cm的PEDOT:PSS产品。上述PEDOT:PSS产品是先通过EDOT和NaPSS(聚苯乙烯磺酸钠)共混,通过稀盐酸调节pH至中性,再加入硫酸铁、过硫酸钠反应后抽滤,研磨,干燥即得PEDOT:PSS。
[0076] 一种硅碳负极电极片,所述硅碳负极电极片由上述方法制备而成。
[0077] 实施例5
[0078] 一种挤出压延制备硅碳负极电极片的方法,包括如下步骤:
[0079] 步骤一、将PEDOT:PSS(PEDOT:PSS的导电率为400s/cm)、氯铂酸、二甲基亚砜按照重量份数依次为16、2.5、16加入混合装置中,搅拌均匀,搅拌转速为150r/min、搅拌时间为30min,即得改性PEDOT:PSS浆料;
[0080] 步骤二、将纳米硅粉、碳纤维(碳纤维的长度为0.1 5mm、直径为1 20μm)、羧甲基纤~ ~维素钠、质量浓度为30%的丁苯橡胶乳液 、去离子水按照重量份数依次为15、90、1.5、1.5、
150加入混合装置中,搅拌均匀,搅拌转速为70r/min、搅拌时间为6h,即得硅粉/碳纤维复合浆料;
[0081] 步骤三、将PEDOT:PSS浆料和硅粉/碳纤维复合浆料按照重量份数依次为14、28加入混合装置中,搅拌均匀后加入挤出机中挤出,60r/min、搅拌时间60min,挤出温度为60℃,即得膏状物;
[0082] 步骤四、在基板(陶瓷基板)上喷涂十二烷基苯磺酸,再将膏状物在基板(膏状物在喷涂有十二烷基苯磺酸的表面进行刮涂)上刮涂成膜,十二烷基苯磺酸与膏状物的重量比为4:100,辊压成型(辊压成型的薄膜厚度为100μm,辊压压力为4Mpa),真空干燥(干燥温度为70℃,干燥时间为60min)后在惰性气体保护下进行热处理(热处理温度为135℃,热处理时间为60min),剥离基板,即得硅碳负极电极片。
[0083] 具体地,PEDOT:PSS选用上海博鸿化工中导电率为400s/cm的PEDOT:PSS产品。上述PEDOT:PSS产品是先通过EDOT和NaPSS(聚苯乙烯磺酸钠)共混,通过稀盐酸调节pH至中性,再加入硫酸铁、过硫酸钠反应后抽滤,研磨,干燥即得PEDOT:PSS。
[0084] 一种硅碳负极电极片,所述硅碳负极电极片由上述方法制备而成。
[0085] 实施例6
[0086] 一种挤出压延制备硅碳负极电极片的方法,包括如下步骤:
[0087] 步骤一、将PEDOT:PSS(PEDOT:PSS的导电率为400s/cm)、氯铂酸、二甲基亚砜按照重量份数依次为14、2.5、14加入混合装置中,搅拌均匀,搅拌转速为150r/min、搅拌时间为30min,即得改性PEDOT:PSS浆料;
[0088] 步骤二、将纳米硅粉、碳纤维(碳纤维的长度为0.1 5mm、直径为1 20μm)、羧甲基纤~ ~维素钠、质量浓度为30%的丁苯橡胶乳液 、去离子水按照重量份数依次为14、88、1.5、1.5、
140加入混合装置中,搅拌均匀,搅拌转速为70r/min、搅拌时间为6h,即得硅粉/碳纤维复合浆料;
[0089] 步骤三、将PEDOT:PSS浆料和硅粉/碳纤维复合浆料按照重量份数依次为13、26加入混合装置中,搅拌均匀后加入挤出机中挤出,60r/min、搅拌时间60min,挤出温度为60℃,即得膏状物;
[0090] 步骤四、在基板(陶瓷基板)上喷涂十二烷基苯磺酸,再将膏状物在基板(膏状物在喷涂有十二烷基苯磺酸的表面进行刮涂)上刮涂成膜,十二烷基苯磺酸与膏状物的重量比为4:100,辊压成型(辊压成型的薄膜厚度为100μm,辊压压力为4Mpa),真空干燥(干燥温度为70℃,干燥时间为60min)后在惰性气体保护下进行热处理(热处理温度为135℃,热处理时间为60min),剥离基板,即得硅碳负极电极片。
[0091] 具体地,PEDOT:PSS选用上海博鸿化工中导电率为400s/cm的PEDOT:PSS产品。上述PEDOT:PSS产品是先通过EDOT和NaPSS(聚苯乙烯磺酸钠)共混,通过稀盐酸调节pH至中性,再加入硫酸铁、过硫酸钠反应后抽滤,研磨,干燥即得PEDOT:PSS。
[0092] 一种硅碳负极电极片,所述硅碳负极电极片由上述方法制备而成。
[0093] 对比例1
[0094] 按照常规硅碳负极极片制备方法,将纳米硅粉、碳纤维(碳纤维的长度为0.1 5mm、~直径为1 20μm)、羧甲基纤维素钠、质量浓度为30%的丁苯橡胶乳液 、去离子水按照重量份~
数依次为15、90、1.5、1.5、150加入混合装置中,搅拌均匀,搅拌转速为70r/min、搅拌时间为
6h,干燥,获得负极材料,将负极材料与PVDF、Super‑P按照8:1:1比例混合为浆料,涂布于铜箔表面,真空干燥后获得电极片。
[0095] 通过Keithley 2400 Source Meter电阻测试仪的四探针法测试实施例1 实施例6~以及对比例1方块电阻。在同一个硅碳负极电极片上随机选择三个位点进行测试。
[0096] 根据标准GB/T1447‑2005,将样品随机选择三处并裁成Ⅰ型试样,试样长200mm,拉伸速度为10mm/min,测试实施例1 实施例6以及对比例1的抗拉强度。~
[0097] 表格
[0098]
[0099] 从表格1中可以得出:
[0100] 实施例1 实施例6的硅碳负极电极片通过压延成型,其表面未出现开裂、起皮等现~象,表面平整度极佳。此外,实施例1 实施例6的硅碳负极电极片中添加有PEDOT:PSS和碳纤~
维,一方面可以提高硅碳负极电极片的导电性,另一方面也可以提高硅碳负极电极片的柔性,使制得的硅碳负极电极片具有良好的导电性,并且硅碳负极电极片不会出现起皮、开裂的现象。上述硅碳负极电极片制成的锂电池不会出现接触不良的问题。同时由于引入了氯铂酸,可以有效降低其表面电阻。在合成过程中引入碳纤维和DBSA胶凝剂,有效提高硅碳负极电极片的抗拉强度。
[0101] 对比例1表层的硅碳负极浆料为疏松堆积而成,干燥后的负极颗粒难以在极片表面形成非常均匀平整的薄膜,如附图2所示;而实施例1表面为柔性的PEDOT:PSS,烘干后更容易形成光滑平整表面,如附图1所示。
[0102] 综上所述,本发明的制备方法采用柔性的PEDOT:PSS薄膜代替现有的金属箔,直接将负极材料负载于极片上,避免了传统涂布工艺中负极活性材料与极片相容性不好的问题。上述制备方法的工序简单可控,适宜于规模化和连续化生产。所以,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0103] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。