具有散热功能的锂离子电池极片涂层制造技术

本发明专利技术涉及一种具有散热功能的锂离子电池极片涂层，其特征在于涂层1的具体实施步骤如下：1）将多巴胺单体溶于一定的溶剂中，配制成多巴胺浓度为50~100mmol•••L

Lithium-ion battery electrode coating with heat dissipation function

The invention relates to a lithium ion battery with heat dissipation function of pole piece coating, which is characterized in that the coating steps are as follows: 1) the 1 dopamine monomer is dissolved in a certain solvent, preparation of dopamine concentration was 50~100mmol - L

【技术实现步骤摘要】
具有散热功能的锂离子电池极片涂层
本专利技术涉及一种具有散热功能的锂离子电池极片涂层，具有提高极耳、集流体散热功能，主要应用于锂离子电池、金属空气电池、超级电容器等新能源储能单元领域；属于新能源

技术介绍
电机、电池、电控是新能源汽车发展的三大核心部件。其中，电池更是制约新能源汽车发展的核心要件。目前，人们追求更多的是电池的能量密度、寿命，对电动汽车的需求更多的是续航里程和低温使用需求。但是，目前电池还存在着一定的安全问题，如燃烧乃至爆炸的问题。其中，如何保证电池在高倍率情况下的散热性能，也是亟需解决的技术问题。专利CN103337676B、专利CN103474712B采用冷却水过滤单元的自流冷却装置、密封水冷板降低电池的热量。专利CN101640286B采用一种新式的极耳，通过增大电流导通面积来达到高倍率放电条件下降低电池热量的目的。专利CN102593503B通过电池内部增设金属导管的设计来降低电池内部的热量的目的。一般地，都是通过电池外部施加水冷装置和通过改变电池的结构设计来达到散热的目的。这里，我们通过施加涂层的方式，通过改变电池内部设计的思路来达到降低电池热量的目的。现在一种实用化的技术是在锂离子电池的集流体铜箔或者铝箔上涂一层活性炭物质，提高集流体与活性物质的结合强度，但在电池制作过程中，常常出现涂炭物质的脱落问题。本专利从这一思路出发，通过物理化学反应过程，在集流体表面制作石墨烯与聚多巴胺的复合涂层，进一步提高集流体与活性物质的结合强度，同时，达到降低电池内部温度的作用。聚多巴胺是贝壳类生物外表皮分泌的粘性物质的主要活性成分，据文献[HaeshinLeeetc.,NATURE.2007,448(19):338-342;HaeshinLeeetc.,SCIENCE,2007,318:426-430J]报道，多巴胺可以显著改性物体的表面特性，且多巴胺改性层和基体间的粘结力极强，近年来，其在表面改性领域内的应用颇多[CN101864670B，CN102061479A]，但是，与石墨烯形成复合涂层用于改进电池集流体性能，进一步改进电池内部散热性能方面的应用还未见报道。关于石墨烯和聚多巴胺类的专利大多集中在一下几个方面。1.通过聚多巴胺改善石墨烯的特性，或制备石墨烯类材料的方法。如CN105153381A公开了一种通过引入聚多巴胺物质改性石墨烯的方法，将共价改性和非共价改性结合，在保证石墨烯结构完整的前提下提高改性产物的结构稳定性。CN104229781A和CN104229781B公开了一种制备高掺氮量氮掺杂石墨烯的方法。2.用于多巴胺检测方面的研究，如CN104267085A一种检测多巴胺的修饰电极及其制备方法和应用，CN103604849A和CN103604849B一种同时检测多巴胺、抗坏血酸和尿酸的电化学传感器。3.借助多巴胺的活性基团，实现石墨烯与其他物质的接枝。如CN104047160B一种氧化石墨烯表面接枝改性芳纶纤维的方法，CN104927302A一种由石墨烯增韧的环氧树脂复合材料及其制备方法，CN103715438A一种纳米复合质子交换膜及其制备方法和应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有散热功能的锂离子电池极片涂层，其针对在大电流充放电条件下，电池内部产生的大量热不能很快散失的问题，利用聚多巴胺和石墨烯良好的导热特性，在集流体表面涂覆石墨烯与聚多巴胺的复合涂层，进一步提高集流体与活性物质的结合强度，同时，达到降低电池内部温度的作用。本专利技术技术方案是这样实现的：一种具有散热功能的锂离子电池极片涂层，锂离子电池极片表面包含涂层1和涂层2，涂层1中包含聚多巴胺及石墨烯材料，涂层2中包含石墨烯材料；其特征在于涂层1的具体实施步骤如下：1）将多巴胺单体溶于一定的溶剂中，配制成多巴胺浓度为50~100mmol•••L-1的碱性溶液，溶液pH值介于7.5~11之间；2）将石墨烯均匀分散在溶剂中，其中所述的溶剂包含NMP、CMC、PVDF、DMF一种或几种；石墨烯在溶剂中所占的体积百分含量比例为0.1%~10%；3）将步骤（1）和步骤（2）制备的溶液混合，将电池集流体或者极片置于混合溶液中，静止放置48h~72h。清洗后，80℃~120℃温度条件下烘干，所得聚多巴胺和石墨烯的复合涂层；上述步骤（1）和步骤（2）溶液的配制，也可一步完成。涂层2的实施步骤：1）含有石墨烯的炭均匀分散在溶剂中，其中所述的溶剂中含有组分1和组分2，组分1中包含NMP、DMF、乙醇、水、异丙醇中的一种或者几种，组分2中包含CMC、PVDF、PTFE中的一种或者几种；2）将上述步骤的物质均匀喷涂到涂层1的集流体上，单面或者双面均可，一定温度下加热去除组分1。上述涂层实施步骤采取分步实施，先上涂层1，再上涂层2；涂层1和涂层2可作用于极片的单侧或者两侧。特别地，涂层1作用于极片及极耳，涂层2作用于涂层1上，涂层2面积小于等于涂层1面积。本专利技术的积极效果：该石墨烯和聚多巴胺的复合涂层作用于电池集流体，一方面，有利于改善和解决电池活性物质从集流体上脱落的问题；另一方面，该复合涂层有利于改善电池在大电流充放电条件下，电池内部温度较高，电池内部热量不容易散失的问题，有效降低电池表面温度3℃~10℃。附图说明：图1实施例1中涂层结构图。图2实施例1中极片主视图。图3实施例2中涂层结构图。图4实施例2中极片主视图。图5实施例3中涂层结构图。图6实施例3中极片主视图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施方式进行描述，所述的实施例只是对本专利技术的权利要求的具体描述，权利要求包括但不限于所述的实施例内容。实施例1将50g多巴胺单体溶于HCl溶剂中，配制成多巴胺浓度为50mmol•L-1的碱性溶液，溶液pH值为7.5；将50g石墨烯均匀分散在NMP和CMC的混合溶剂中，其中NMP和CMC的体积比为100:1，石墨烯在溶剂中所占的体积百分比为0.1%；将上述两种溶液1:1混合，将锂离子电池的集流体铜箔和铝箔分别置于混合溶液中，静止放置48h。清洗后，120℃温度条件下，烘干1h，集流体和极耳处得聚多巴胺和石墨烯的复合涂层。然后将含有石墨烯、天然石墨和硬炭的组分（其中石墨烯、天然石墨和硬炭的质量百分比为0.5：83：16.5）均匀分散在溶剂中，上述溶剂中各物质的体积百分比为NMP：DMF：异丙醇：PVDF=95:2:3:0.05，如果采用PTFE作为组分2，体积百分比为0.1%。将上述混合分散均匀的物质喷涂到集流体上，双面涂覆，120℃加热去除易挥发物质。极片涂层结构示意图如图1、图2所示。实施例2将50g多巴胺单体溶于HCl溶剂中，配制成多巴胺浓度为100mmol•L-1的碱性溶液，溶液pH值为11；将70g石墨烯均匀分散在含有NMP、PVDF和DMF的混合溶剂中，其中NMP、DMF和PVDF的体积比为70:30:2，石墨烯在溶剂中所占的体积百分比为10%；将上述两种溶液1:2混合，将锂离子电池的集流体铜箔和铝箔分别置于混合溶液中，静止放置72h。清洗后，80℃温度条件下，真空烘干1h，所得聚多巴胺和石墨烯的复合涂层。肉眼可见，铜箔和铝箔上均匀沉积一层黑色复合涂层。然后含有石墨烯、天然石墨、人造石墨和软炭的组分（其中石本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有散热功能的锂离子电池极片涂层，锂离子电池极片表面包含涂层1和涂层2，涂层1中包含聚多巴胺及石墨烯材料，涂层2中包含石墨烯材料；其特征在于涂层1的具体实施步骤如下：1）将多巴胺单体溶于一定的溶剂中，配制成多巴胺浓度为50~100mmol•••L

【技术特征摘要】
1.一种具有散热功能的锂离子电池极片涂层，锂离子电池极片表面包含涂层1和涂层2，涂层1中包含聚多巴胺及石墨烯材料，涂层2中包含石墨烯材料；其特征在于涂层1的具体实施步骤如下：1）将多巴胺单体溶于一定的溶剂中，配制成多巴胺浓度为50~100mmol•••L-1的碱性溶液，溶液pH值介于7.5~11之间；2）将石墨烯均匀分散在溶剂中，其中所述的溶剂包含NMP、CMC、PVDF、DMF一种或几种；石墨烯在溶剂中所占的体积百分含量比例为0.1%~10%；3）将步骤（1）和步骤（2）制备的溶液混合，将电池集流体或者极片置于混合溶液中，静止放置48h~72h；清洗后，80℃~120℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹，赵中令，陈慧明，韩建，张斌，张克金，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22