一种锂电池集流体及其制备方法技术

一种锂电池集流体及其制备方法，所述锂电池集流体，包括金属箔以及涂覆在金属箔至少一个表面的螯合剂层；所述新型集流体的具体制备方法是将螯合剂分散在溶剂中制备成螯合剂分散液，之后将分散液涂覆于金属箔的至少一个表面上，经热处理制得新型锂电池集流体；螯合剂具有羧基、氨基等官能团，可以与粘结剂和活性物质表面的羧基或者羟基官能团产生相互作用，同时螯合剂与箔材金属表面(残余金属离子)有较强的络合作用，起到了粘合剂的作用。金属箔表面涂覆很少量的螯合剂，便可以大大提高电极浆料与集流体箔材之间的粘结力，从而在保持电池的能量密度不变的情况下，提升电池的循环寿命和倍率性能。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池集流体及其制备方法
本专利技术属于电池领域，具体涉及一种锂电池集流体及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池由于具有清洁环保、能量密度高、放电电压平稳、循环性能好等优点，已成为通讯类电子产品的主要能源。近年来，锂离子电池被认为最有发展前途的新能源动力形式之一，各国的科学家不断地致力于开发研究更加实用有效的锂离子电池。人们对大容量、高功率电池的需求越来越迫切，尤其是对汽车用动力电池的要求愈来愈高，而要满足车用的要求，电池的循环、倍率、安全性能都尤为重要。专利CN101174685A和专利CN104518200B公开了一种在集流体上涂布一层5-10μm的导电胶，而后再将正/负极材料涂布于导电胶层上的极片涂布方法。这种方法可以在一定程度上减小极片内阻，改善循环性能，提高电池倍率性能，但在集流体上涂布一层5-10μm的导电胶层会降低电池的能量密度。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种锂电池集流体及其制备方法，该方法在保持电池的能量密度不变的情况下，提升电池的循环寿命和倍率性能。为实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种锂电池集流体的制备方法，将含有羧基和氨基的螯合剂分散在溶剂中制备成螯合剂分散液，然后将分散液涂覆于金属箔的至少一个表面上，形成金属箔表面螯合剂层，经热处理制得锂电池集流体。本专利技术进一步的改进在于，所述含有羧基和氨基的螯合剂为柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、酒石酸钠、葡萄糖酸、葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸钠、氨基三乙酸、氨基三乙酸钠、二亚乙基三胺五乙酸、二亚乙基三胺五乙酸钠、羟乙基乙二胺三乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸钠、二羟乙基甘氨酸、氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、1,2-二甲基-3-羟基-4-吡啶酮、水解聚马来酸酐、富马酸(反丁烯二酸)—丙烯磺酸共聚体中的一种或几种。本专利技术进一步的改进在于，所述溶剂是水、乙醇、丙酮、异丙醇、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃中的一种或几种；所述金属箔为铜箔或铝箔。本专利技术进一步的改进在于，所述螯合剂分散液的浓度大于等于0.001mol/L；所述金属箔表面螯合剂层的单面面密度大于等于0.001mg/cm2；金属箔为涂炭铜箔或涂炭铝箔。本专利技术进一步的改进在于，所述螯合剂分散液的浓度为0.1～2mol/L；所述金属箔表面螯合剂层的单面面密度为0.01～1mg/cm2。本专利技术进一步的改进在于，所述螯合剂分散液中加入导电剂和/或粘结剂。本专利技术进一步的改进在于，所述导电剂为导电碳黑、导电石墨、乙炔黑、科琴黑、气相生长碳纤维、碳纳米管、石墨烯、碳纤维、导电聚合物中的一种或几种；所述粘结剂为聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚四氟乙烯、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶中的一种或几种；所述螯合剂分散液中导电剂的浓度为0～0.8g/mL；所述螯合剂分散液中粘结剂的浓度为0～0.02g/mL。本专利技术进一步的改进在于，所述螯合剂分散液中导电剂的添加浓度为0.1～0.8g/mL；所述螯合剂分散液中粘结剂的添加浓度为0.005～0.02g/mL。本专利技术进一步的改进在于，所述涂布方式为丝网印刷、喷涂、气相沉积、挤压式涂布、转移式涂布中的一种或几种。本专利技术进一步的改进在于，所述热处理温度为50～150℃，时间为1s～72h。本专利技术进一步的改进在于，包括金属箔以及涂覆在金属箔至少一个表面的螯合剂层。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术制备的锂电池集流体，包括金属箔以及涂覆在金属箔至少一个表面的螯合剂层；螯合剂具有羧基、氨基等官能团，可以与箔材金属表面(残余金属离子)有较强的络合作用，起到了粘合剂的作用。金属箔表面涂覆很少量的含有羧基和氨基的螯合剂，便可以大大提高电极浆料与集流体箔材之间的粘结力，从而在保持电池的能量密度不明显降低的情况下，提升电池的循环寿命和倍率性能。进一步的，螯合剂具有羧基、氨基等官能团，可以与电极浆料中的粘结剂和活性物质表面的羧基或者羟基官能团产生相互作用，起到了粘合剂的作用。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。本专利技术的一种新型的锂电池集流体，包括金属箔以及涂覆在金属箔至少一个表面的螯合剂层；所述新型的锂电池集流体的制备方法是：将螯合剂分散在溶剂中制备成螯合剂分散液，之后将分散液涂覆于金属箔的至少一个表面上，经热处理制得新型锂电池集流体；所述螯合剂为柠檬酸(CA)及其钠盐、酒石酸(TA)及其钠盐、葡萄糖酸(GA)及其钠盐、乙二胺四乙酸(EDTA)及其钠盐、氨基三乙酸(NTA)及其钠盐、二亚乙基三胺五乙酸及其钠盐、羟乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)及其钠盐、二羟乙基甘氨酸(DEG)、氨基三甲叉膦酸(ATMP)、乙二胺四甲叉膦酸(EDTMP)、羟基乙叉二膦酸(HEDP)、二乙烯三胺五甲叉膦酸(DTPMP)、1,2-二甲基-3-羟基-4-吡啶酮(DHPO)、水解聚马来酸酐、富马酸(反丁烯二酸)—丙烯磺酸共聚体中的一种或几种；所述溶剂是水、乙醇、丙酮、异丙醇和N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)、二乙基甲酰胺(DEF)、二甲基亚砜(BMSO)、四氢呋喃(THF)中的一种或几种；所述金属箔为铜箔或铝箔；进一步的，也可以为涂炭铜箔或涂炭铝箔；所述螯合剂分散液的浓度大于等于0.001mol/L；所述螯合剂分散液的浓度优选为0.1～2mol/L；金属箔表面螯合剂层的单面面密度大于等于0.001mg/cm2；所述金属箔表面螯合剂层的单面面密度优选为0.01～1mg/cm2；所述螯合剂分散液中可以选择性加入或者不加导电剂和/或粘结剂；所述导电剂为导电碳黑、导电石墨、乙炔黑、科琴黑、气相生长碳纤维、碳纳米管、石墨烯、碳纤维、导电聚合物中的一种或几种；所述粘结剂为聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸(PAA)、聚四氟乙烯(PTFE)、海藻酸钠(NaAlg)、羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯橡胶(SBR)中的一种或几种。所述溶剂是水、乙醇、丙酮、异丙醇和N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)、二乙基甲酰胺(DEF)、二甲基亚砜(BMSO)、四氢呋喃(THF)中的一种或几种；所述螯合剂分散液中导电剂的添加浓度为0～0.8g/mL；所述螯合剂分散液中粘结剂的添加浓度为0～0.02g/mL。优选的，所述螯合剂分散液中导电剂的添加浓度为0.1～0.8g/mL；所述螯合剂分散液中粘结剂的添加浓度为0.005～0.02g/mL。所述涂布方式为丝网印刷、喷涂、气相沉积、挤压式涂布、转移式涂布中的一种或几种。所述集流体热处理温度为50～150℃，时间为1s～72h。具体实施例如下：对比例1将正极浆料涂布到铝箔上，经热处理和辊压处理得到所需正极片。对比例2将负极浆料涂布到铜箔上，经热处理和辊压处理得到所需负极片。实施例1将1,2-二甲基-3-羟基-4-吡啶酮螯合剂分散在N-甲基吡咯烷酮溶剂中制备得到0.5mol/L的螯合剂分散液，将其采用喷涂的方式涂覆到铝箔的两个表面上，经90℃热处理30min，得到螯合剂层的单面面密度为0.5mg/cm2的新型集流体。将正极浆料涂布到新型集流体上，经热处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池集流体的制备方法，其特征在于，将含有羧基和氨基的螯合剂分散在溶剂中制备成螯合剂分散液，然后将分散液涂覆于金属箔的至少一个表面上，形成金属箔表面螯合剂层，经热处理制得锂电池集流体。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池集流体的制备方法，其特征在于，将含有羧基和氨基的螯合剂分散在溶剂中制备成螯合剂分散液，然后将分散液涂覆于金属箔的至少一个表面上，形成金属箔表面螯合剂层，经热处理制得锂电池集流体。2.根据权利要求1所述的一种锂电池集流体的制备方法，其特征在于，所述含有羧基和氨基的螯合剂为柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、酒石酸钠、葡萄糖酸、葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸钠、氨基三乙酸、氨基三乙酸钠、二亚乙基三胺五乙酸、二亚乙基三胺五乙酸钠、羟乙基乙二胺三乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸钠、二羟乙基甘氨酸、氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、1,2-二甲基-3-羟基-4-吡啶酮、水解聚马来酸酐、富马酸(反丁烯二酸)—丙烯磺酸共聚体中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种锂电池集流体的制备方法，其特征在于，所述溶剂是水、乙醇、丙酮、异丙醇、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃中的一种或几种；所述金属箔为铜箔或铝箔。4.根据权利要求3所述的一种锂电池集流体的制备方法，其特征在于，所述螯合剂分散液的浓度大于等于0.001mol/L；所述金属箔表面螯合剂层的单面面密度大于等于0.001mg/cm2；金属箔为涂炭...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁丽只，邵乐，田占元，胡朝文，冯皓，郑勇，
申请(专利权)人：陕西煤业化工技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61