一种复合功能导电涂层及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种复合功能导电涂层，包括集流体和功能涂层两部分，所述的功能涂层由导电浆经涂覆干燥后形成，导电浆由导电剂、粘接剂、添加剂A、添加剂B、表面活性剂和溶剂组成。该复合功能导电涂层可以使得活性物质与集流体的接触阻抗急剧降低同时保护集流体不被电解液中的游离酸腐蚀破坏，由此带来的电性能提升优势非常明显。

Composite functional conductive coating and preparation method thereof

The invention provides a composite conductive coating, including two portion of the fluid and functional coatings, functional coatings comprising a conductive paste coated conductive paste is formed after drying, conductive agent, binder, additive A and additive B, surfactant and solvent. The composite conductive coating can make the impedance of the active material and the current collector contact decreases sharply while protecting the collector is not free acid in the electrolyte, the resulting electric performance is very obvious advantages.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及储能材料
，尤其涉及锂离子二次电池、电容器和超级电容器
，特别是关于一种复合功能导电涂层。
技术介绍
锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液四部分组成，具有工作电压高、比能量高、循环寿命长和绿色环保等优点，近年来得到了迅速的发展，特别是作为新能源汽车的核心零部件之一的动力锂离子电池市场更是呈现出爆发式的增长。动力锂离子电池在使用过程中需要大电流、大功率充放电，从而对电池各方面的电化学性能提出了更高的要求。对电池而言，电池内阻是制约电池充放电倍率性能的关键因素，内阻越大，电池倍率性能越差，电池大倍率充放电过程中极化也越大，电池发热严重，电池性能急剧恶化。为了降低电池内阻，主要有方法有：提高正、负极活性物质的导电能力，增加导电剂用量，增加集流体、极耳等导电部件的过流能力等。但是，以上这些方法对电池的比能量都有不同程度的负面影响，对电池内阻的降低作用并不显著。比如，导电剂过多的添加并不能明显降低电池内阻，反而降低了电池的能量密度。通过研究发现，正、负极活性物质和集流体之间的接触内阻对电池内阻及电池各方面性能的发挥有显著的影响。为了降低活性物质和集流体之间的接触内阻，不同厂家开发出了不同导电涂层来提高两者之间的导电性能。中国专利公开号CN1427497A公开了一种以导电剂、粘接剂和有机溶剂制备而成的有机系导电涂层，适用于正、负极都是有机溶剂体系的锂离子电池。公开号CN105406083A公开了一种以导电剂、粘接剂和添加剂制备而成的兼容有机系和水系的导电涂层。公开号为WO2012151880A1公开了一种石墨稀导电涂层技术。公开号为CN201450056U的专利公开了一种导电涂层涂覆在腐蚀铝箔上的复合导电涂层技术。以上专利中涉及到的导电涂层技术对降低活性物质与集流体的接触阻抗有一定的作用，但是其导电剂中大多采用了碳纳米管、石墨稀等价格昂贵材料，导致生产成本高，碳纳米管和石墨稀分散难度大，且材料高比表面的特性容易团聚导致浆料易沉降，影响涂布效果甚至导致产品失效。导电涂层功能单一且制备导电涂层时对设备的精度要求高，设备大都需要依赖进口等。目前国内大部分导电涂层产品市场基本被日本，德国，美国等垄断，国内实际真正投入实用的国产导电涂层产品较少。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种新型的复合功能导电涂层，该复合功能导电涂层可以使得活性物质与集流体的接触阻抗急剧降低同时保护集流体不被电解液中的游离酸腐蚀破坏，由此带来的电性能提升优势非常明显。为实现专利技术目的，本专利技术采取如下的技术方案：一种复合功能导电涂层，包括集流体和功能涂层两部分，所述的功能涂层由导电浆经涂覆干燥后形成，导电浆由导电剂、粘接剂、添加剂A、添加剂B、表面活性剂和溶剂组成。作为优选，所述的集流体包括铝箔、铜箔、钢箔中的一种或几种复合而成的箔材，箔材厚度5～20微米。作为优选，所述的集流体表面进行相应的表面处理包括但不限于酸洗、碱洗、红外热处理、紫外照射、等离子冲击或电击。作为优选，所述的导电浆中导电剂占导电浆的质量比为0.1％～10％，粘接剂占导电浆的质量比为0.5％～10％，添加剂A占导电浆的质量比为0.1％～20％、添加剂B占导电浆的质量比为0.01％～5％、表面活性剂占导电浆的质量比为0.001％～5％，溶剂占导电浆的质量比为50％～99％。更进一步的，所述的导电浆中导电剂占导电浆的质量比为2％～5％，粘接剂占导电浆的质量比为2％～6％，添加剂A占导电浆的质量比为5％～10％、添加剂B占导电浆的质量比为0.05％～0.2％、表面活性剂占导电浆的质量比为0.01％～0.1％，溶剂占导电浆的质量比为60％～90％。作为优选，所述导电剂为乙炔黑、导电炭黑、导电石墨、鳞片状石墨中的一种或几种组合。作为优选，所述粘接剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、苯乙烯与丁二烯共聚物、丙烯腈多元共聚物、丙烯腈与丁二烯共聚物、醋酸乙烯酯共聚物、聚氨酯中的一种或几种组合。作为优选，所述添加剂A为钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸亚铁锂、磷酸钴锂、磷酸钒锂、磷酸锰铁锂、镍锰/镍钴/钴锰二元材料、尖晶石镍锰酸锂、富锂层状镍锰酸锂、钛酸锂、金属锂、锂硫化合物、天然石墨、人造石墨、石墨化中间相碳微球(MCMB)、软碳、硬碳、硅基合金、硅基氧化物、锡基合金、锡基氧化物中的一种或几种，颗粒尺寸介于50纳米至2微米。作为优选，所述添加剂B为纳米级碳酸锂或氢氧化锂或两者的混合物。作为优选，所述表面活性剂为直链烷基苯磺酸钠(LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、月桂醇硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯(10)醚、二乙醇酰胺(6501)硬脂酸甘油单酯、木质素磺酸盐、重烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐(石油磺酸盐)、烷基聚醚(PO-EO共聚物)、脂肪醇聚氧乙烯(3)醚中的一种或几种混合。作为优选，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮或去离子水。本专利技术还涉及到所述的一种复合导电涂层的制备方法，采取如下的技术手段：一种复合导电涂层的制备方法，包括将导电剂、粘接剂、添加剂A和添加剂B溶于溶剂中用乳化匀浆机进行高速乳化分散，然后加入表面活性剂进行低速搅拌，抽真空除泡制得导电浆，将所得导电浆采用涂布方式直涂在集流体上。作为优选，所述的涂布方式选自浸渍涂布、凹版印刷、微凹版印刷、喷雾涂布、流延涂布、转移涂布或挤压一次或多次涂布而成。本专利技术的复合功能导电涂层通过将导电剂和活性物质涂覆在集流体上填补活性物质颗粒与集流体之间、活性物质颗粒之间的空位，使得活性物质与集流体之间由传统的点接触变成面接触。这一创造性的表面处理方式使得锂离子电正极或负极活性物质与集流体的接触阻抗急剧降低，由此带来的电性能优势异常明显。本专利技术的复合导电涂层所使用的导电浆料，通过添加添加剂A和表面活性剂制备了稳定性，分散性优越的导电浆料，有利于导电浆料到均匀涂敷在集流体上，优化了涂层的表面形态，有利于解决涂布过程中的露箔、划痕及涂布不均等问题。本专利技术的复合导电涂层所使用的导电浆料，通过添加添加剂B来提高集流体的耐腐蚀能力，保护集流体从而延长电池循环寿命，降低电池自放电，提升电池性能。本专利技术的复合功能导电涂层，具有如下特别突出的优势：1、提高了导电浆料稳定性，便于涂布的顺利进行。2、解决了涂布过程中的露箔、划痕及涂不上的风险3、提高集流体的耐腐蚀能力，延长了电池循环寿命降低了电池的自放电。4、极大降低了集流体和正极或负极活性物质的界面接触阻抗。将该复合导电涂层用于制备电极极片，可以在集流体上均匀涂覆该复合导电涂层，通过大量增加接触点达到活性物质与集流体的接触由点接触形成面接触的方式来降低两者之间的接触内阻，提高集流体耐腐蚀能力，从而提高其导电性能。具体实施方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施1集流体表面处理：将15微米的铝箔用0.1mol/L氢氧化钠碱溶液进行表面处理后清洗、干燥备用。制备导电浆：以鳞片状石墨(颗粒尺寸介于50纳米至2微米)为添加剂A，占整个导电浆料的质量比为5％。以乙炔黑做为导电剂，占整个导电浆料的质量比为2％。以聚偏二氟乙烯(PVDF)为粘接剂，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合导电涂层，其特征在于包括集流体和功能涂层两部分，所述的功能涂层由导电浆经涂覆干燥后形成，导电浆由导电剂、粘接剂、添加剂A、添加剂B、表面活性剂和溶剂组成。

【技术特征摘要】
1.一种复合导电涂层，其特征在于包括集流体和功能涂层两部分，所述的功能涂层由导电浆经涂覆干燥后形成，导电浆由导电剂、粘接剂、添加剂A、添加剂B、表面活性剂和溶剂组成。2.根据权利要求1所述一种复合导电涂层，其特征在于所述集流体包括铝箔、铜箔、钢箔中的一种或几种复合而成的箔材，箔材厚度5～20微米。3.根据权利要求2所述一种复合导电涂层，其特征在于所述集流体表面进行相应的表面处理包括但不限于酸洗、碱洗、红外热处理、紫外照射、等离子冲击或电击。4.根据权利要求1所述一种复合导电涂层，其特征在于所述的导电浆中导电剂占导电浆的质量比为0.1％～10％，粘接剂占导电浆的质量比为0.5％～10％，添加剂A占导电浆的质量比为0.1％～20％、添加剂B占导电浆的质量比为0.01％～5％、表面活性剂占导电浆的质量比为0.001％～5％，溶剂占导电浆的质量比为50％～99％。5.根据权利要求4所述一种复合导电涂层，其特征在于所述的导电浆中导电剂占导电浆的质量比为2％～5％，粘接剂占导电浆的质量比为2％～6％，添加剂A占导电浆的质量比为5％～10％、添加剂B占导电浆的质量比为0.05％～0.2％、表面活性剂占导电浆的质量比为0.01％～0.1％，溶剂占导电浆的质量比为60％～90％。6.根据权利要求1所述一种复合导电涂层，其特征在于所述添加剂A为钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸亚铁锂、磷酸钴锂、磷酸钒锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶和光，黄尚龙，林洪辉，严德荣，颜军，
申请(专利权)人：浙江薄睿新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33