抗絮凝劑滲入水性懸浮體。除了防止纖維素纖維的 絮凝,該抗絮凝劑使得能夠在步驟i)中形成均勻、穩定、并且具有在步驟ii)中適用于印刷 或噴霧沉積技術的流變行為的電極油墨。從而使得有可能改進干電極的同質性和機械強度 W及它們的電子導電性。
[0036] 適用于本發明的抗絮凝劑可W是簇甲基纖維素(CMC)、淀粉、其衍生物如改性淀 粉、或其混合物。優選簇甲基纖維素(CMC)。
[0037] 在步驟i)中,當使用時,W固體顆粒的混合物的總重量計,纖維的抗絮凝劑優選占 約0.5至5重量%,甚至更優選約0.5至2.5重量%。
[0038] 因此,根據本發明的方法的一個優選實施方案,在步驟i)中所述固體顆粒的混合 物包含:
[0039] -電極活性材料,W固體顆粒的混合物的總重量計為約96至99重量%的量,
[0040] -包含木質纖維素材料的粘結劑,W固體顆粒的混合物的總重量計為約0.5至1.5 重量%的量,和
[0041] -纖維的抗絮凝劑,W固體顆粒的混合物的總重量計為約0.5至2.5重量%的量。
[0042] 運種固體顆粒的混合物特別適用于制備陽極油墨。
[0043] 步驟i)中的水性懸浮體可W另外含有至少一種產生電子導電性的試劑。適用于本 發明的產生電子導電性的試劑優選選自炭黑、碳SP、乙烘黑、碳纖維和納米纖維、碳納米管、 金屬顆粒和纖維及其混合物。優選炭黑。
[0044] 在步驟i)中,當使用時,W固體顆粒的混合物的總重量計,產生電子導電性的試劑 通常占約10至40重量%,優選約25 %至35重量%。
[0045] 因此,根據一個優選的實施方案,在步驟i)中所述固體顆粒的混合物包含:
[0046] -電極活性材料,W固體顆粒的混合物的總重量計為約61至74重量%的量,
[0047] -包含木質纖維素材料的粘結劑,W固體顆粒的混合物的總重量計為約0.5至1.5 重量%的量,
[004引-纖維的抗絮凝劑,W固體顆粒的混合物的總重量計為約0.5至2.5重量%的量,和
[0049] -產生電子導電性的試劑,W固體顆粒的混合物的總重量計為約25至35重量%的 量。
[0050] 運種固體顆粒的混合物特別適用于制備陰極油墨。
[0051] 電極活性材料通常為平均尺寸小于約200微米,優選尺寸小于約100微米,甚至更 優選尺寸小于約50微米的顆粒的形式。
[0052] 根據本發明的方法的一個特定、優選的實施方案,在步驟i)結束時,在電極油墨中 固體顆粒的混合物的濃度W重量計從約25至50%變化,更優選從約28至42%變化。
[0053] 在步驟i)結束時,使用W商品名ANTON PAAR MCR 301出售的旋轉流變儀測得的所 得的電極油墨的粘度在Is^的剪切速率下為約0.01至IOOPa. S。對應于從Is^增加至1000 s^ 的時間的流變測量時間為大約5分鐘。
[0054] 除非另有說明,在本申請中所列的所有粘度值在W上所示的條件下測量。
[0055] 在特定的實施方案中,當使用的印刷技術是絲網印刷時,在步驟i)結束時得到的 電極油墨的粘度在的剪切速率下優選為0.1至50化.S;當使用的印刷技術是柔性版印刷 時,其優選為0.01至IOPa. S;當使用的印刷技術是凹版印刷時,其優選為0.01至0.2Pa.s。
[0056] 在步驟i)中的電極油墨優選不包含有機聚合物(例如PVdF,PVA),和/或有機溶劑 (例如NMP),和/或增塑劑(例如碳酸醋)。
[0057] 油墨的流變性質可與電極油墨中各種化合物的W重量計的濃度、纖維素纖維的精 制程度(如果使用纖維素纖維)相關聯調節。
[0058] 當在步驟ii)中的柔性基材為纖維素質基材時,其優選選自紙。
[0059] 當在步驟i i )中的柔性基材為聚合物薄膜時,所述聚合物薄膜優選包含選自基于 聚締控、聚醋、聚酷胺的聚合物和它們的混合物的至少一種聚合物。基于聚締控的聚合物的 例子包括聚丙締。
[0060] 當在步驟ii)中的柔性基材為聚合物膜時,所述聚合物膜優選包含選自光固化的 聚酸基聚合物的至少一種聚合物。光固化的聚酸基聚合物的例子包括聚氧化乙締、聚娃氧 燒和全氣聚酸。
[0061] "纖維素增強的聚合物膜"意指如上所定義的聚合物膜,其W纖維素增強的聚合物 膜的總重量計包含0.5至20重量%的纖維素。
[0062] 用于本發明的方法中的所有柔性基材(纖維素質基材、聚合物薄膜、任選用纖維素 增強的聚合物膜)為妨礙電子通過的材料,而與離子尤其是裡離子的擴散相容。
[0063] 根據本發明的一個優選實施方案,在步驟ii)中使用的柔性基材的厚度范圍為約 10至800微米,甚至更優選約10至200微米。
[0064] 根據本發明的方法的步驟ii)的印刷技術可選自絲網印刷、柔性版印刷和凹版印 巧IJ。本發明的方法的步驟ii)優選通過絲網印刷進行。
[0065] 在步驟ii)中,通過印刷或噴霧沉積技術將在步驟i)中得到的電極油墨轉移到柔 性基材的一個面的至少一部分上的步驟優選在單個周期內進行。
[0066] 根據本發明的方法的干燥步驟iii)通常在約50至150°C,優選約80至120°C,甚至 更優選約90至110°C的范圍內的溫度進行。該干燥步驟通常在空氣中進行。但是,它也可W 在真空下進行,W促進快速除去水。
[0067] 因此,根據步驟i)至iii)的本發明的方法使得有可能得到包含柔性基材和沉積在 所述柔性基材的一個面上的電極薄膜的負載的柔性電極。
[0068] "電極薄膜"意指,根據步驟ii)已經沉積在柔性基材的一個面的至少一部分上、并 根據步驟i i i)干燥的步驟i)中的電極油墨。
[0069] 在特定的實施方案中,沉積在柔性基材的一個面的至少一部分上的所述電極薄膜 具有約5至450微米,更優選約30至100微米的厚度。
[0070] 在特定的實施方案中,在步驟i)中,按照W下子步驟進行固體顆粒的混合物在水 性相中的分散:
[0071] i-1)使用機械葉片分散機將抗絮凝劑和水性相混合并分散,W約450至550轉/分 的速率持續約2至10分鐘的時間,
[0072] i-2)將包含木質纖維素材料的粘結劑加入上述在步驟i-1)中得到的混合物,然后 將所得混合物分散,W約450至550轉/分的速率持續約5至20分鐘的時間,
[0073] i-3)將電極活性材料和任選的產生電子導電性的試劑加入上述在步驟i-2)中得 到的混合物,然后將所得混合物分散,W約450至550轉/分的速率持續約5至20分鐘的時間,
[0074] i-4)使用機械葉片分散機機械攬拌運樣在步驟i-3)中得到的混合物,W約2500至 3500轉/分的速率持續約10至25分鐘的時間。
[0075] 在添加粘結劑、電極活性材料和產生電子導電性的試劑(如果存在)時,在步驟i-2)和i-3)中使用的常規的機械葉片分散機的旋轉速率優選降低至約50至150轉/分鐘的速 率。
[0076] 當在步驟i-3)中使用陽極活性材料時,優選在步驟i-3)和i-4)之間插入均化分散 體的附加子步驟。在所述附加子步驟的過程中,在=漉磨機中將在步驟i-3)中得到的混合 物均化約5至10分鐘的時間。
[0077] 根據本發明的方法可還包括壓延根據本發明的方法的步驟扭)得到的負載的柔性 電極的步驟iv)。步驟iv)使得能夠改進所述負載的柔性電極的電化學性質,尤其是在比容 量方面。
[0078] 在特定的實施方案中,根據所需的電極密度,當所用的壓延機漉直徑為約180毫 米,寬為約300毫米時,在壓延步驟iv)中的壓延機的線性負載為3至lOOkg/cm。
[0079] 因此,如上所述并根據本發明的方法使得有可能得到負載的柔性正或負電極,其 包含至少一種電極活性材料、任選的至少一種產生導電性的試劑、任選的纖維的抗絮凝劑、 至少一種粘結劑(所述粘結劑包含固定所述電極活性材料的木質纖維素材料)、和至少一種 柔性基材,所述柔性基材選自紙、聚合物薄膜、和纖維素增強的聚合物膜。
[0080] 在特定的實施方案中,在根據本發明的方法的步驟i)中所使用并使得能夠獲得負 載的柔性正電極的電極活性材料可選自與水性介質相容且直徑<200微米,優選<100微米, 甚至更優選巧0微米的陰極材料顆粒。可W在本發明中使用的陰極材料的例子是:LixMnyCk (0<x<2,0<y<2 且 x+y = 3),LiCo〇2,LiMP〇4,(M=!^,Mn,Co,Ni),LiAlxC〇yNiz〇2(0<x<l,0<y<l, 0<z<l且x+y+z = l) ,Li化(i-y)C〇y〇2(0 < y < 1)等。
[0081] 在特定的實施方案中,在根據本發明的方法的步驟i)中所使用并使得能夠獲得負 載的柔性負電極的電極活性材料可選自與水相容且直徑<200微米,優選<100微米,甚至更 優選巧0微米的陽極材料顆粒。陽極材料的例子是:石墨、硬碳、軟碳、LiyM(Ky<5W及M = Mn, Sn, Pb, Si, In, Ti)類型的金屬合金等。
[0082] 本發明的第二目的設及一種用于制造裡離子電池的方法。
[0083] 根據第一變型,所述方法得到包括下述的裡離子電池:
[0084] -負載的柔性正電極,其包含柔性基材Sl和淀積在所述柔性基材Sl的一個面的至 少一部分上的陰極薄膜Fl,和
[0085] -負載的柔性負電極,其包含柔性基材S2和淀積在所述柔性基材S2的一個面的至 少一部分上的陽極薄膜F2,
[0086] -凝膠電解質或液體電解質,其放置在所述電極之間;所述方法包括至少W下步 驟:
[0087] a)根據本發明的第一目的所述的方法的步驟i)、u)、m)和任選的步驟iv),制備 負載的柔性正電極的步驟,
[0088] b)根據本發明的第一目的所述的方法的步驟i)、u)、m)和任選的步驟iv),制備 負載的柔性負電極的步驟,
[0089] C)組裝上述在步驟a)和b)中得到的電極的步驟,從而使所述柔性基材Sl和S2在所 述電池中被面對面放置,從而在陰極薄膜Fl和陽極薄膜F2之間形成隔板S1-S2, W及下列步 驟中的一個或另一個:
[0090] d-1)使用液體電解質浸潰上述在步驟C)中組裝的電極的步驟,或
[0091] d-2)封裝在每個柔性基材Sl和S2中的凝膠電解質的步驟,所述封裝步驟發生在制 備電極的步驟a)和b)之