3D打印锂离子电池正极的制备及性能

来源期刊：工程科学学报2020年第3期

论文作者：左文婧 屈银虎 祁攀虎 符寒光 王钰凡 高浩斐 张红

文章页码：358 - 364

关键词：锂离子电池;三元材料;打印墨水;增稠剂;流变性;

摘    要：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（Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2）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.