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2%、SBR0.6 %?1.2 %、水60 %?80 %、一般地,上述各組分含量之和等于100 %。
[0050]上述步驟⑴是將合適的電極材料配制為可以用于絲網印刷的電極漿料,以用于進一步的印刷,在該步驟中,控制漿料的固含量是很重要的,固含量主要與漿料的流動性有關,固含量過低,漿料流動性太強,印刷過程中容易流到印刷區域外部,無法得到完整的圖形,厚度也不易控制,固含量過高,漿料粘度太大,容易掛網,且印刷后絲網和基體不易分離,影響印刷效果。
[0051]除去電池的內部反應機理以及充放電過程中的安全性,電池的負極一般是過量的,在鋰離子電池中,負極材料一般過量10%?20%,負極量不足會引起負極區域內金屬鋰析出形成鋰枝晶,導致電池短路。電池容量取決于正極容量。
[0052](2)將步驟(I)制備的正極漿料和負極漿料在絲網印刷網版上進行印刷,得到印刷電極薄膜;
[0053]優選地,所述印刷的網版絲徑為30?40微米。目數為200?800目。所述的目數是指每平方英寸網版上的孔數。。
[0054]另外,實踐中,一般根據薄膜電池和電極的要求選擇合適的絲網印刷網版,包括網版的圖案,絲徑,目數等,以得到可以應用的薄膜電池。
[0055]在印刷過程中,根據薄膜電極的要求選擇合適的網版高度,一般為20mm?70mm,刮刀速度100mm/s?300mm/s和印刷壓力1.5?3kg/cm2。在上述參數條件下得到的薄膜電池具有厚度均勻、成膜速度快,效率高的優點,并且可以靈活選擇多種印刷圖案。
[0056](3)將步驟⑵得到薄膜電極進行干燥最終得到薄膜電極。
[0057]優選地,所述干燥的溫度75?100°C,干燥時間15min?2h。
[0058]本發明提供了一種通過上述方法制備得到薄膜電極,其厚度低于15微米。
[0059]本發明還提供了一種包含所述薄膜電極的電池。
[0060]上述包含所述薄膜電極的電池可廣泛應用于智能卡和RFID系統中。其中,智能卡(Smart card)又稱IC(Integrated Circuit),—般指一張給定大小的塑料卡片,上面封裝了集成電路芯片,用于存儲和處理數據。智能卡可以分為:非加密存儲卡,加密存儲卡,CPU卡和超級智能卡,其中,CPU卡和超級智能卡需要用到微型儲能器件。
[0061]其中,RFID(rad1 frequency+identif icat1n)射頻識別系統俗稱電子標簽(射頻+標簽),是一種非接觸式的自動識別技術,通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據,無須人工干預,能夠存儲信息,是信息收集系統的信息載體。RFID可為有源RFID和無源RFID,其中有源RFID可提供更遠的讀寫距離,需要微型儲能器件供電。
[0062]在一種具體的實施方式中,本發明鋰離子薄膜電極的制備方法如下:
[0063]1.根據所要制備電池和薄膜電極的要求選擇合適活性物質和其它輔助材料(由于制備的是薄膜電極,所以活性物質的粒度一般要求亞微米級到5微米);正極活性物質:鈷酸鋰,磷酸鐵鋰,錳酸鋰和三元材料等其中一種,D50小于5微米,負極活性物質:石墨,鈦酸鋰等其中一種,導電材料:導電炭黑,導電石墨或乙炔黑的其中一種,輔助材料:羧甲基纖維素鈉(CMC),丁苯橡膠(SBR),聚偏氟乙烯(PVDF)。
[0064]2.配制絲網印刷漿料,根據薄膜電極的具體要求進行配制,其中包括對漿料粘度,固含量,活性物質和其它輔助材料的比例等進行調整;正極漿料:活性物質16%?28%、PVDF1%?2%、導電材料3%?5%、NMP65%?80% ;負極漿料:活性物質17%?34%、導電材料1.4%?2.8%、CMC1%?2%、SBR0.6%?1.2%、水60%?80% ;正極固含量20%?35%,負極固含量20%?40%。
[0065]3.根據薄膜電池和電極的要求選擇合適的絲網印刷網版,包括網版的圖案,絲徑,目數等;現在使用的網版絲徑是30?40微米,網版目數為200?800目。
[0066]4.印刷電極薄膜,印刷過程中也要根據薄膜電極的要求選擇合適的網版高度20mm?70mm,刮刀速度100mm/s?300mm/s和印刷壓力1.5?3kg/cm2。
[0067]5.印刷好的電極薄膜經過干燥等后處理工序來制備薄膜電池;干燥溫度75?100°C,干燥時間15min?2h。
[0068]實施例
[0069]首先,對下面實施例中制備鋰離子薄膜電極所用的試劑和測定方法進行說明如下:
[0070]聚偏氟乙烯(PVDF):美國蘇威電池級PVDF5130,購于東莞市樟木頭金運來塑膠原料經營部。
[0071]固含量的測定:固含量快速測定儀,深圳市后王電子科技有限公司生產。
[0072]正極容量量的測定:將正極極片,隔膜(浸滯電解液),金屬鋰片順序排疊在一起制作成電池,如測試結果容量為X,正極極片的面積為Y,活性物質厚度為Z,則正極片的單位容量為x/(Y*z),X,Y,Z的單位分別為微安時,平方厘米和微米。
[0073]實施例中使用的其他材料均為商購的,純度在98%以上。
[0074]實施例1
[0075](I)按照質量含量正極活性物質磷酸鐵鋰16%,PVDFl %,炭黑3%,以鋁箔作為正極集流體作為活性物質的載體,ΝΜΡ80%的比例配制油系正極漿料500g,其中磷酸鐵鋰的D5。為0.15微米,測定其固含量為20% ;按照質量含量負極活性物質鈦酸鋰17%,炭黑1.4%,以銅箔作為負極集流體作為活性物質的載體,CMCl%,SBR0.6%,蒸餾水80%的比例配制水系負極漿料500g,其中鈦酸鋰的D5。為0.15微米,測定其固含量為20%。
[0076](2)選擇附圖1的絲網印刷網版,其網版的目數為400目,絲徑約為34微米,之后將步驟(I)制備的漿料印刷在該絲網印刷網版上,其中網版的高度為20mm,刮刀速度為100mm/s 和印刷壓力 1.5kg/cm2。
[0077](3)將經過步驟(2)印刷后的帶有電極薄膜的網版在75°C下干燥2h得到如附圖2和附圖3所示的薄膜電極,負極涂布厚度為0.5微米,正極涂布厚度為0.5微米。對正極薄膜電極進行電池充放電電壓平臺的測定,測定結果見圖8和圖9,說明絲網薄膜電極的充放電平臺良好,絲網印刷方式沒有對電極性能造成影響。對于該磷酸鐵鋰電極,試驗結果容量為5 μ Ah/cm2.μ m,薄膜厚度與容量具有一定的線性關系,與鋰片組成電池,IC循環100次后,電池容量無衰減。
[0078]實施例2
[0079](I)按照質量含量正極活性物質磷酸鐵鋰28%,PVDF2%,炭黑5%,以鋁箔作為正極集流體作為活性物質的載體,NMP65 %的比例配制油系正極漿料500g,其中磷酸鐵鋰的D50為2微米,測定其固含量為35% ;按照質量含量負極活性物質鈦酸鋰34%,炭黑2.8%,以銅箔作為負極集流體作為活性物質的載體,CMC2%,SBR1.2%,蒸餾水60%的比例配制水系負極漿料500g,其中鈦酸鋰的D5。為2微米,測定其固含量為40%。
[0080](2)選擇類似附圖1的絲網印刷網版,其網版的目數為800目,絲徑約為30微米,之后將步驟(I)制備的漿料印刷在該絲網印刷網版上,其中網版的高度為70mm,刮刀速度為300mm/s和印刷壓力3kg/cm2。
[0081](3)將經過步驟(2)印刷后的帶有電極薄膜的網版在100°C下干燥Ih得到薄膜電極,印刷涂布后,通過圖4-7可以看出,負極銅箔9微米厚,印刷涂布后總厚18微米,即涂布厚度9微米,正極鋁箔厚度20微米,印刷涂布后28微米,即涂布厚度8微米。對正極薄膜電極進行電池充放電電壓平臺的測定,測定結果顯示絲網薄膜電極的充放電平臺良好,絲網印刷方式沒有對電極性能造成影響。對于該磷酸鐵鋰電極,試驗結果容量為1yAh/cm2.μ m,與鋰片組成電池,IC循環100次后,電池容量無衰減。
[0082]實施例3
[0083](I)按照質量含量正極活性物質磷酸鐵鋰24.5%,PVDF1.5%,炭黑3%,以鋁箔作為正極集流體作為活性物質的載體,NMP70%的比例配制油系正極漿料500g,其中磷酸鐵鋰的D5。為0.5微米,測定其固含量為30% ;按照質量含量負極活性物質鈦酸鋰21.5%,炭黑2%,以銅箔作為負極集流體作為活性物質的載體,CMC1.5%,SBR0.6%,蒸餾水70%的比例配制水系負極漿料500g,其中鈦酸鋰的D5。為0.5微米,測定其固含量為30%。
[008