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为适应各类微型电子设备的发展及需求,各国学者展开了微型化电池的研究。电极是电池主要部件,对电池的尺寸和性能有着至关重要的影响,要想保证微电池实现高能量密度和长使用寿命,微电池的电极就必须具有高比容量、高电压差,同时具有较小的形状和良好的结构稳定性,因此微电池电极的制备技术尤为关键。本文选用经过改性处理后的三元材料、新型尖晶石钛酸锂分别作为制备电极的正、负极材料,与溶剂、增稠剂、分散剂等按一定比例制备的水溶性载体混合制备打印墨水,并通过以挤压为基础的3D打印技术打印电极形状,最后在氮气保护下进行烧结获得本文所制备的电极,最终获得以下结论:探究了石墨掺杂和蔗糖包覆对钛酸锂负极电极电化学性能影响,当质量分数为10%的石墨掺杂在负极材料钛酸锂中所制备的电极具有较好电化学性能,首次放电容量为165.6mAh/g,比纯钛酸锂电极提高18%,比质量分数为20%的蔗糖作为碳源包覆钛酸锂粉末后所制备的电极首次放电容量提高4.4%;10次循环后放电容量为158.1mAh/g,为首次放电容量的95.5%。探究了钛酸锂负极打印墨水及其打印电极性能影响因素,当选用羟丙基/羟乙基纤维素(质量分数为1:1混合使用)作为增稠剂所制备的负极打印墨水具有良好的剪切变稀性,且当增稠剂质量分数为6%,钛酸锂固含量为59%时,打印墨水粘度为26.53Pa·s,具有良好打印性能;在950℃烧结温度下所制备的钛酸锂电极膜层电阻率较小,为205KΩ·cm;此时电极与基板具有良好的附着力,膜层表面较为平整、致密,且表面具有许多孔洞,有助于电解液的渗透。探究了三元材料正极打印墨水及其打印电极性能影响因素,当选用质量分数为4%的羟丙基/羟乙基纤维素(质量分数为1:1混合使用)作为正极打印墨水的增稠剂,且当三元材料固含量为52%时,此时正极打印墨水粘度为25.50Pa·s,具有良好打印性能;在400℃烧结温度下掺杂15%石墨所制备的正极电极具有较小的电阻率为18.33KΩ·cm,比未添加石墨的电极电阻率降低65%,具有良好的导电性能;此时电极与基板具有较好的附着力,电极膜层较为平整致密,三元材料颗粒间具有良好的接触。通过ANSYS R15.0软件模拟电极打印墨水在针筒中的微挤压过程,结果表明:随着墨水粘度的增加,墨水在针管内的速度随之减小,且当墨水粘度较小时,其速度随粘度变化更为显著,粘度较大时,速度随粘度变化较为缓慢;当其他条件一致时,墨水的流动速度与压力近似呈线性正相关变化。