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。      

微胶囊铜粉对铜复合浆料性能的影响

为提高铜浆料的导电性,利用微胶囊技术在铜粉表面包覆液体石蜡,增强铜粉的抗氧化性,并添加少量导电性能优异的碳纳米管作为导电增强相,制备碳纳米管-铜复合浆料.利用四探针测试仪、扫描电镜等测试方法研究了液体石蜡含量对包覆铜粉性能的影响以及微胶囊铜粉作为主导电相,碳纳米管作为导电增强相对浆料导电性能的影响.结果表明:液体石蜡包覆含量为4 wt%的微胶囊铜粉具有良好的导电性和抗氧化性,其电导率为44.32%IACS;微胶囊铜粉作为碳纳米管-铜浆料的主导电相,制备浆料膜层电阻率为22.59 mΩ·cm,相比于未包覆的铜粉为主导电相制备的浆料膜层电阻率降低了12.44%;碳纳米管作为导电增强相所制备的浆料相比于纯铜浆料,电阻率降低31.74%.     

锂离子电池负极墨水的制备及性能研究

钛酸锂因零应变特性已成为性能优异的锂离子电池负极材料,在锂离子电极负极材料有良好的应用前景,确保后期3D打印出性能良好的微电池棒状电极.选取钛酸锂作为棒状电极的负极材料,与溶剂、增稠剂、分散剂和保湿剂等按一定比例制备打印墨水,随后通过以挤压为基础的3D打印技术打印电极,并在氮气保护下高温烧结获得的棒状电极。本文主要探究了钛酸锂掺杂石墨、钛酸锂质量分数以及烧结温度对棒状电极的性能影响,其次通过打印墨水的流变特性模拟分析来探究墨水黏度对挤压过程中流动速度的影响.结果表明:掺杂10%石墨的钛酸锂棒状电极相比未掺杂石墨的电极,其充放电容量提高了18%,表现出较好的循环性能;当钛酸锂质量分数为59%,打印墨水黏度为26.53 Pa·s,所制备棒状电极的电阻率为221 kΩ·cm,打印墨水具有良好的打印及导电性能;当烧结温度为950℃,棒状电极电阻率较小,为205 kΩ·cm,与基板有良好的附着力,膜层表面平整、致密且有许多孔洞,有助于电解液的渗透.对打印墨水的黏度进行模拟分析可知,随黏度的增减而使墨水流动速度变化明显.