鋰離子電池超薄型電極的制備研究.pdf

1、隨著電子器件不斷向微型化、工作功耗小的方向發(fā)展，新型扁平化微電池已引起人們的重視。全固態(tài)薄膜鋰離子電池由于具有重量輕、體積小、循環(huán)壽命長、能量密度高、使用溫度范圍寬等優(yōu)點成為目前最有希望的微電池體系。目前研究者們所采用的如射頻磁控濺射、脈沖激光沉積或化學(xué)沉積等電極制備技術(shù)具有成本高、設(shè)備復(fù)雜、不易大規(guī)模生產(chǎn)等缺點。相比較而言，噴墨打印技術(shù)不但具有經(jīng)濟(jì)、高效、快速制膜等特點，而且克服了其它制備方法中無法加入導(dǎo)電劑的弱點，提高了電極的導(dǎo)電性

2、能，省掉后序的高溫?zé)崽幚磉^程，優(yōu)化了制備工藝。
　　 本論文以具有類似α-NaFeO2層狀結(jié)構(gòu)LiCo0.8Ni0.2O2和橄欖石型LiFePO4為電化學(xué)活性材料，陰離子表面活性劑AES-A作為體系分散劑，CMCS為粘合劑，調(diào)節(jié)體系pH值，超聲分散后對分散液進(jìn)行掃描電鏡測試和粒度分析，結(jié)果表明電化學(xué)活性材料十分均勻地穩(wěn)定分散。利用噴墨打印方法在基體鋁箔上成功制備出LiCo0.8Ni0.2O2、LiFePO4超薄型電極，此電極均為

3、多孔電極，且經(jīng)過超聲分散和打印過程超薄型電極中LiCo0.8Ni0.2O2、LiFePO4晶體結(jié)構(gòu)保持不變。
　　 本論文對超薄型電極進(jìn)行輕微后續(xù)熱處理后，包覆在晶粒表面的分散劑、粘合劑受熱分解，使得顆粒間空隙率增加。電極性能研究結(jié)果如下：
　　 (1)噴墨打印5層和10層的LiCo0.8Ni0.2O2電極粉體厚度分別約為2μm、3.5μm。在電位區(qū)間3.2～4.2V、2μA·cm-2電流密度下電極的首次放電容量分別為1

4、58mAh·g-1和153mAh·g-1，這與電極的阻抗分析結(jié)果相一致。LiNi0.8Co0.2O2超薄電極具有優(yōu)異的充放電性能，循環(huán)100次后放電容量保持在98.6％以上。
　　 (2)經(jīng)過20遍噴墨打印的LiFePO4電極粉體厚度約為5.8μm，在電位區(qū)間3.0～4.0V、電流密度為2μA·cm-2進(jìn)行充放電試驗，不同厚度的電極首次放電容量分別為150mAh·g-1、152mAh·g-1和150mAh·g-1。經(jīng)10遍打印的