本發(fā)明涉及電化學材料制造技術領域，具體涉及一種大規(guī)模制備金屬鋰顆粒電極片的方法。
背景技術：
1991年索尼公司首次將鋰離子電池進行商業(yè)化，從此打開了全球范圍內鋰離子電池材料的研究熱潮。由于鋰離子電池具有能量密度高、重量輕和壽命長等特點，作為移動設備的電源廣受歡迎。但是，就鋰離子電池本身的能量密度而言，其容量的大小與電極材料種類密切相關。開發(fā)高容量的電極材料一直是全球范圍內鋰離子電池工作者的核心工作之一。石墨是當前廣泛應用于鋰離子電池的負極材料，由于其僅有372mAh/g的理論容量，從而制約了電池的能量密度。金屬鋰負極材料具有非常誘人的應用前景，因為其理論容量密度達到3650mAh/g，是傳統(tǒng)石墨電極理論容量的10倍，是建立高能量密度的鋰離子電池系統(tǒng)最佳備選材料之一。
在鋰離子電極材料涂布到集流體(電極片)過程中，傳統(tǒng)的方法是采用聚偏氟乙烯(PVDF)與N-甲基吡咯烷酮/油性(NMP)或者羧甲基纖維素鈉(CMC)與水(水溶性)混合得到粘度較高的溶液，并將活性材料均勻分散到上述溶液中，再將其在集流體上進行均勻涂布。而在本體系中，由于金屬鋰顆粒具有非常大的化學反應活性，能與周圍環(huán)境中的氧氣、水蒸氣、氮氣等發(fā)生副反應造成鋰損失，且極易與極性溶劑發(fā)生反應。因此，需要尋找一種新的方法來制備金屬鋰顆粒電極片，以便克服現(xiàn)有技術的不足。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種大規(guī)模制備金屬鋰顆粒電極片的方法，采用將金屬鋰顆粒均勻分散到丁苯橡膠(SBR)/甲苯溶液中，再涂布到石墨電極片上，獲得均一性良好的金屬鋰顆粒/石墨電極片，可實現(xiàn)金屬鋰顆粒在石墨電極片上的均勻分散，方法簡單，便于大規(guī)模產業(yè)化生產。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：
一種大規(guī)模制備金屬鋰顆粒電極片的方法，包括如下步驟：
1)采用超聲儀進行分散，將金屬鋰顆粒均勻分散在丁苯橡膠/甲苯溶液中，得到金屬鋰顆粒懸浮液；
2)將步驟1)的金屬鋰顆粒懸浮液均勻涂布到石墨電極片表面；
3)在氬氣保護下，加熱干燥2h，除去石墨電極片中含有的甲苯溶液，獲得干燥的、均一性良好的金屬鋰顆粒/石墨電極片。
根據以上方案，所述丁苯橡膠/甲苯溶液中丁苯橡膠的質量濃度為2％，此時混合液粘度為8厘泊·秒(cPs)，金屬鋰粉能在其中均勻分散成懸浮液，保持在10分鐘內不分層，十分有利于料漿涂布。當丁苯橡膠質量濃度為4％時，其粘度達到17厘泊·秒(cPs)，6％、8％時更高，體系粘度太大不利于涂布過程的進行。
根據以上方案，所述涂布包括涂布機涂布、噴涂器涂布。
根據以上方案，所述涂布機涂布的方法為：采用涂布機進行均勻涂覆，將涂布機的刮刀勻速通過石墨電極片，使得金屬鋰顆粒/丁苯橡膠/甲苯溶液在石墨電極片表面均勻分散。
根據以上方案，所述噴涂器涂布的方法為：將噴涂器接入氬氣鋼瓶并連接減壓閥門，利用高速氬氣作為媒介，將金屬鋰顆粒/丁苯橡膠/甲苯溶液以噴霧的方式噴在石墨電極片表面，使得金屬鋰顆粒/丁苯橡膠/甲苯溶液在石墨電極片表面均勻分散。
根據以上方案，所述干燥時的溫度為60℃。由于氬氣保護的干燥箱內依然存在痕量的氧氣和水分，如果溫度過高，例如80℃，或造成鋰粉被氧化；溫度過低，例如40℃，會不利于正己烷在干燥過程中的快速揮發(fā)；通過采用60℃進行干燥，可有效將電極片的水分控制到500ppm以內，在此水分濃度下干燥效果較好。
本發(fā)明使用的丁苯橡膠、甲苯、金屬鋰粉都是非極性物質，三者在一起能夠穩(wěn)定存在而不發(fā)生副反應。在超聲波的作用下，金屬鋰粉在2％的SBR/甲苯溶液中發(fā)生劇烈震動，加強了其分散效果，最終獲得均勻性較高的料漿，以便進行極片涂布。
本發(fā)明以質量分數(shù)為2％的SBR/甲苯溶液為粘結劑，然后將金屬鋰顆粒分散到其中，形成均勻性較好的懸浮液，并保持10分鐘內不分層，然后采用涂布機或噴涂器涂覆的方法將含有鋰粉的懸浮液均勻涂覆在電極片表面，獲得均一性良好的金屬鋰顆粒電極片。電極片的平整度可控制得非常好，掃描SEM顯微鏡下可見局部高度差控制在30微米以內。
本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明采用將金屬鋰顆粒均勻分散到丁苯橡膠/甲苯溶液中，再涂布到石墨電極片上，獲得均一性良好的金屬鋰顆粒/石墨電極片，可實現(xiàn)金屬鋰顆粒在電極片上的均勻分散，方法簡單，便于大規(guī)模產業(yè)化生產。
具體實施方式
下面結合實施例對本發(fā)明的技術方案進行說明。
實施例1：
本發(fā)明提供一種大規(guī)模制備金屬鋰顆粒電極片的方法，包括如下步驟：
1)采用超聲分散，將金屬鋰顆粒分散在質量濃度為2％的丁苯橡膠/甲苯溶液中，得到金屬鋰顆粒懸浮液；
2)將金屬鋰顆粒懸浮液轉移到銅片電極片表面：采用涂布機進行均勻涂覆，將涂布機的刮刀勻速通過石墨電極片，使得金屬鋰顆粒/丁苯橡膠/甲苯溶液在石墨電極片表面均勻分散；
3)在氬氣保護下，60℃干燥2h，除去石墨電極片中含有的甲苯溶液，獲得干燥的、均一性良好的金屬鋰顆粒/石墨電極片。
實施例2：
本發(fā)明提供一種大規(guī)模制備金屬鋰顆粒電極片的方法，包括如下步驟：
1)采用超聲分散，將金屬鋰顆粒分散在質量濃度為2％的丁苯橡膠/甲苯溶液中，得到金屬鋰顆粒懸浮液；
2)將金屬鋰顆粒懸浮液采用噴涂器的方法進行涂覆：將噴涂器接入氬氣鋼瓶并連接減壓閥門，利用高速氬氣作為媒介，將金屬鋰顆粒/丁苯橡膠/甲苯溶液以噴霧的方式噴在石墨電極片表面，使得金屬鋰顆粒/丁苯橡膠/甲苯溶液在石墨電極片表面均勻分散；
3)在氬氣保護下，60℃干燥2h，除去石墨電極片中含有的甲苯溶液，獲得干燥的、均一性良好的金屬鋰顆粒/石墨電極片。
上實施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術方案，盡管上述實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的相關技術人員應當理解：可以對本發(fā)明進行修改或者同等替換，但不脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改和局部替換均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍內。