3D打印锂离子电池正极的制备及性能

采用挤出式3D打印技术制备锂离子电池电极,选取三元镍钴锰酸锂（LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂）作为正极活性材料,以去离子水、羟乙基纤维素和其他添加剂为溶剂来制备性能稳定且适合3D打印技术的锂离子电池正极墨水,利用流变仪、X射线衍射仪、电池测试仪、ANSYS模拟等探究了增稠剂种类和含量、墨水黏度、打印工艺等对墨水流变性质和可打印性能的影响。结果表明:选取羟乙基纤维素/羟丙基纤维素质量比为1∶1混合且质量分数为3%时,所制备的墨水黏度为20.26 Pa·s,此时墨水具有较好的流变性,打印过程出墨均匀,打印电极光滑平整,满足后期墨水的可打印性要求,经模拟分析,墨水黏度对墨水流动性影响明显;电极材料经超声分散、打印、烧结等过程后未造成原有晶体结构的改变;电极首次充放电容量分别为226.5和119.4 mA·h·g?1,经过20次循环后,电池充放电容量的变化率减小并趋于稳定,3D打印电极表现出良好的循环稳定性。      

基于3D打印技术的锂离子电池正极墨水的制备与性能研究

三元镍钴锰酸锂材料(LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂)因其优异的能量密度,较大的理论容量,被视为最具潜力的锂离子电池正极材料,本文旨在制备出适用于3D打印技术的性能优良的锂离子正极墨水.利用扫描电子显微镜(SEM)、四探针测试仪、ANSYS R15.0软件模拟分析等,探究了石墨混合、增稠剂含量、三元材料固含量、烧结温度、挤压压力等因素对3D打印锂离子正极电极性能及电极墨水流动特性的影响.结果表明：当添加质量分数为15%的石墨后,三元材料电极的电阻率为18.33 kΩ·cm,比未添加时降低65%,电极导电性能提升;当烧结温度为400 ℃时,三元材料平整致密,电极导电性能优良;三元镍钴锰酸锂材料固含量为52%、增稠剂含量为4%时,正极墨水粘度适中,挤压压力为0.5 MPa时打印出的细棒状电极表面光滑平整,成形性优良.     

有机载体对石墨烯-铜复合浆料性能的影响

为提高铜浆的导电性,选用松油醇-乙基纤维素系列有机载体,粒径为10μm的铜粉为主导电相,添加少量石墨烯为导电增强相,熔点为430℃的玻璃粉为粘结剂,按一定质量分数配合比混合制备石墨烯-铜复合浆料。并利用四探针测试仪、扫描电子显微镜(SEM)等分析测试研究有机载体对石墨烯-铜复合浆料性能的影响。结果表明:乙基纤维素、松油醇、消泡剂、硅烷偶联剂、乙酸乙酯的质量分数配合比为4.75∶82.18∶2.57∶5.37∶5.13条件下制得的有机载体性能较好;有机载体用量为20%(wt,质量分数)条件下,制得的石墨烯-铜复合浆料在丝网印刷过程中能够获得平整的印刷结构,具有较小的电阻率,为17.14mΩ·cm;添加少量石墨烯后复合铜浆电阻率比纯铜浆料降低了50.22%。