專利名稱：一種可彎折電池負(fù)極材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池材料，尤其是涉及一種可彎折電池負(fù)極材料及其制造 方法。
背景技術(shù)：
便攜式電子儀器技術(shù)日新月異，對于輕薄電池的要求亦愈來愈高。日本早 稻田大學(xué)科學(xué)家最近研發(fā)出一款輕薄如紙、可彎曲的聚合物充電池，外形恍如 一塊軟膠片。在厚僅二百納米、具活躍氧化還原作用的高分子薄膜內(nèi)，附有一 層高密度電荷載體，可大大加快電池的充電和放電效率。相對其他有機(jī)物料電 池，這款「軟膠電池」電率表現(xiàn)極高，只花一分鐘就能完全充電，而且壽命很 長，可充電逾一千次。研究人員利用溶液處理方法制造這種新一代電池，將可 溶聚合物覆蓋于一層薄膜，然后接受紫外線照射，令聚合物之間產(chǎn)生化學(xué)作用， 把電力貯存。日本NEC公司也已開發(fā)出可以巻起來的超薄型充電電池，這種電池不含 金屬，利用有機(jī)材料制成，30秒可完成充電，厚度O. 3毫米，電壓3. 7伏。 制造電池使用的原材料是一種塑料，稱為"有機(jī)游離基材料"，加工成薄膜后 安裝上電極制成充電電池。這種電池柔韌性很強(qiáng)，用手可以巻成圓筒狀?？蓮V 泛應(yīng)用于I C卡和電子紙等薄型電子裝置。新開發(fā)的電池植入I C卡成為內(nèi)置 電源后，可使I C卡通過無線方式向遠(yuǎn)處傳遞信息，將給人的生活帶來很多方 便，例如，只要把可作為車票使用的I C卡裝入衣服口袋里，就可以在剪票口順利通過。另外，該電池也可以作為電子紙的電源使用，使電子紙顯示裝置更 薄更輕。本發(fā)明的材料可以應(yīng)用于可彎折電池片的負(fù)極材料，可彎折電池的正極材 料根據(jù)客戶需求選擇。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種可彎折電池負(fù)極材料及其制造方法，它能滿足現(xiàn) 有技術(shù)的上述需求。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明給出可彎折電池負(fù)極材料組份，組份有膨脹石墨、 鱗片石墨納米粉、納米二硫化鉬、聚異丁烯等橡膠材料，各組份材料的重量百分?jǐn)?shù)范圍為膨脹石墨10-30%、鱗片石墨納米粉8-20%，納米二硫化鉬2-5%， 橡膠材料45-80%。在上述可彎折電池負(fù)極材料中，所述的膨脹石墨的粒度為30目至200目， 膨脹倍數(shù)100—500倍，含碳量90%以上，含灰份少于O. 1%，水份少于O. 1%， 含硫量300ppm以下，含鐵量0.01%以下。在上述可彎折電池負(fù)極材料中，所述的鱗片石墨納米粉的粒度為100nm以 下，含碳量90%以上，含灰份小于0. 1%,水份小于0. 1%，含硫量300ppm以下， 含鐵量0.01%以下。在上述可彎折電池負(fù)極材料中，所述的納米二硫化鉬D50為0.卜3微米， 比表面積大于40m7g。在上述可彎折電池負(fù)極材料中，所述的橡膠材料為可以進(jìn)行輥壓和雙向拉伸的所有橡膠材料，尤其是聚異丁烯。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述可彎折電池負(fù)極材料制造方法之一為， (1)配料按以下重量百分比稱取配料，膨脹石墨10-30%、鱗片石墨納米粉8-20%，納米二硫化鉬2-5%，橡膠材料45-80%。(2)混合將上述原料放入反應(yīng)釜中，在150-17(TC溫度下進(jìn)行混合l-5小時-，(3) 成型經(jīng)輥壓成型，輥溫100-250。C，輥壓時工作壓力為100-300MPa;(4) 包裝采用真空包裝機(jī)進(jìn)行真空包裝。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述可彎折電池負(fù)極材料制造方法之二為，(1)配料按以下重量百分比稱取配料，膨脹石墨10-30%、鱗片石墨納米粉8-20%，納米二硫化鉬2-5%，橡膠材料45-80%。(2) 混合將上述原料放入雙螺桿擠出機(jī)中加熱至150-17(TC混合，熔融擠 出片材或厚膜，擠出時的工作壓力為120—300MPa;(3) 成型在100-15(TC下，通過雙向拉伸機(jī)，同時或分別在垂直的兩個縱 向方向和橫向方向上對擠出機(jī)擠出的片材或厚膜進(jìn)行拉伸，使分子鏈或結(jié)晶面 在平行于薄膜的平面方向進(jìn)行了取向而有序排列，然后在拉緊狀態(tài)下熱定型， 使取向的大分子結(jié)構(gòu)固定下來，最后經(jīng)過適當(dāng)?shù)睦鋮s或熱處理制成薄膜；(4) 包裝采用真空包裝機(jī)進(jìn)行真空包裝。采用本發(fā)明制造方法得到的可彎折電池負(fù)極材料，其厚度為0. 01 2. Omm; 其導(dǎo)電性能為lcm2導(dǎo)電膜的電阻小于40歐姆，測量可從任意點進(jìn)行；其導(dǎo)電方 向平行于膜的表面(x、 y軸的方向)，上下表面之間的電阻小于10歐姆。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點1、本發(fā)明提供的可彎折電池負(fù)極材 料可直接用于可彎折超薄電池中，具有高柔軟性和良好的導(dǎo)電性能，導(dǎo)電方向 平行于膜表面(x、 y軸方向)，產(chǎn)品的厚度在0.06-0.09mm之間，其導(dǎo)電性能 達(dá)到1 cm2導(dǎo)電膜的電阻需要小于40歐姆(從任意點來測)，上下表面之間的 電阻小于10歐姆。2、本發(fā)明使用納米二硫化鉬做微小氣孔填充(填補(bǔ))物， 主要目的是把橡膠材料之所有微小氣孔填充(填補(bǔ))完全，使此設(shè)備的微小氣孔 中無空氣存在達(dá)到提高導(dǎo)熱系數(shù)之目的。3、工藝簡單，生產(chǎn)成本低廉。
具體實施方式
實施例一稱取10Kg含碳量9(W之膨脹石墨、8Kg含碳量90%的鱗片石墨納米粉、2Kg 納米二硫化鉬及80Kg聚異丁烯，將它們逐漸放入雙螺桿擠出機(jī)中，150-170°C 混合3小時，擠出后進(jìn)行雙向拉伸。所得材料的厚度為0.2mm， 1(^2導(dǎo)電膜的 電阻為35歐姆。實施例二稱取20Kg含碳量92%之膨脹石墨，10Kg含碳量91%鱗片石墨納米粉、5Kg 納米二硫化鉬及65Kg聚異丁烯，將它們逐漸放入反應(yīng)釜中，150-17(TC混合3 小時，得到濃稠狀高溫混合制碳混合液體。然后將濃稠碳混合液體進(jìn)行輥壓， 輥壓溫度為200°C，壓力為180MPa壓成片。所得材料的厚度為1. Omm， lcW導(dǎo)電 膜的電阻為20歐姆。實施例三稱取30Kg含碳量90%之膨脹石墨，20Kg含碳量90%鱗片石墨納米粉，2Kg納 米二硫化鉬及48Kg聚異丁烯，將它們逐漸放入反應(yīng)釜中，150-17(TC混合3小 時，得到濃稠狀高溫混合制碳混合液體。然后將濃稠碳混合液體進(jìn)行輥壓，輥 壓溫度為20(TC，壓力為200MPa壓成片。所得材料的厚度為0. 8mm， lcr^導(dǎo)電膜 的電阻為IO歐姆。本發(fā)明提供的可彎折電池負(fù)極材料可直接用于可彎折超薄電池中，具有高 柔軟性和良好的導(dǎo)電性能，導(dǎo)電方向平行于膜表面(x、 y軸方向)，要求產(chǎn)品 的厚度在0.06-0.09mm之間，另外對其導(dǎo)電性能的要求是1 cm2導(dǎo)電膜的電阻需 要小于40歐姆(從任意點來測)，上下表面之間的電阻要小于10歐姆。
權(quán)利要求
1、一種可彎折電池負(fù)極材料，其特征在于它的組份和重量百分?jǐn)?shù)范圍為膨脹石墨10-30％、鱗片石墨納米粉8-20％、納米二硫化鉬2-5％、橡膠材料45-80％。
2、 如權(quán)利要求l所述的可彎折電池負(fù)極材料，其特征在于所述的膨脹石 墨的粒度為30目至200目，膨脹倍數(shù)100—500倍，含碳量90%以上，含灰份 少于O. 1%，水份少于O. 1%，含硫量300ppm以下，含鐵量0.01%以下。
3、 如權(quán)利要求l所述的可彎折電池負(fù)極材料，其特征在于所述的鱗片石 墨納米粉的粒度為100nm以下，含碳量90%以上，含灰份小于0. 1%，水份小于 0.1%，含硫量300ppm以下，含鐵量0.01%以下。
4、 如權(quán)利要求l所述的可彎折電池負(fù)極材料，其特征在于所述的納米二 硫化鉬D50為0. 1-3微米，比表面積大于40mVg。
5、 如權(quán)利要求l所述的可彎折電池負(fù)極材料，其特征在于所述的橡膠材料為可以進(jìn)行輥壓和雙向拉伸的所有橡膠材料，尤其是聚異丁烯。
6、 一種可彎折電池負(fù)極材料的制造方法，其特征在于(1) 配料按以下重量百分比稱取配料，膨脹石墨10-30%、鱗片石墨納 米粉8-20%，納米二硫化鉬2-5%，橡膠材料45-80%。(2) 混合將上述原料放入反應(yīng)釜中，在150-170'C溫度下進(jìn)行混合1-5小時；(3) 成型經(jīng)輥壓成型，輥溫IOO-250°C，輥壓時工作壓力為100-300MPa;(4) 包裝采用真空包裝機(jī)進(jìn)行真空包裝。
7、 一種可彎折電池負(fù)極材料的制造方法，其特征在于(1)配料按以下重量百分比稱取配料，膨脹石墨10-30%、鱗片石墨納米粉8-20%，納米二硫化鉬2-5%，橡膠材料45-80%。(2) 混合將上述原料放入雙螺桿擠出機(jī)中加熱至150-17(TC混合，熔融擠 出片材或厚膜，擠出時的工作壓力為120—300MPa;(3) 成型在100-15(TC下，通過雙向拉伸機(jī)，同時或分別在垂直的兩個縱 向方向和橫向方向上對擠出機(jī)擠出的片材或厚膜進(jìn)行拉伸，使分子鏈或結(jié)晶面 在平行于薄膜的平面方向進(jìn)行了取向而有序排列，然后在拉緊狀態(tài)下熱定型， 使取向的大分子結(jié)構(gòu)固定下來，最后經(jīng)過適當(dāng)?shù)睦鋮s或熱處理制成薄膜；(4) 包裝采用真空包裝機(jī)進(jìn)行真空包裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可彎折電池負(fù)極材料及其制造方法，該材料的組份和重量百分?jǐn)?shù)范圍為，膨脹石墨10-30％、鱗片石墨納米粉8-20％、納米二硫化鉬2-5％、橡膠材料45-80％，其中橡膠材料為可輥壓或雙向拉伸的橡膠材料，尤其是聚異丁烯。本發(fā)明制造方法是將上述原料按配比稱重后放入反應(yīng)釜中或雙螺桿擠出機(jī)中，在150-170℃下進(jìn)行混合1-5小時，輥壓成型，輥溫100-250℃，工作壓力100-300MPa；拉伸成型，先熔融擠出片材或厚膜，在100-150℃下，對片材或厚膜進(jìn)行雙向拉伸，經(jīng)適當(dāng)冷卻或熱處理制成薄膜。本發(fā)明可彎折電池負(fù)極材料用作電池負(fù)極，具有高柔軟性和良好的導(dǎo)電性能。
文檔編號H01M4/02GK101335343SQ20071002462
公開日2008年12月31日 申請日期2007年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月25日
發(fā)明者耿世達(dá) 申請人:晟茂(青島)先進(jìn)材料有限公司