钛酸锂电池集流体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种钛酸锂电池集流体，其包括铝箔基体，在所述铝箔基体的至少一个表面上涂覆碳化钛层。通过采用本发明专利技术集流体制备正、负极片，有效的提高了钛酸锂材料的导电性，加强了电池极片的剥离力；本发明专利技术通过采用凹版印刷的方法进行涂覆，有效的提高了集流体中涂覆层的均匀性；通过将本发明专利技术集流体应用于锂离子电池中，有效的减小钛酸锂电池的内阻，同时也提高了钛酸锂电池的循环性能。

【技术实现步骤摘要】
钛酸锂电池集流体及其制备方法和应用
本专利技术属于电池集流体
，具体涉及钛酸锂电池集流体及其制备方法和应用。
技术介绍
锂离子电池作为新一代绿色可充电电源，具有能量密度大，工作电压高，循环性能好等优点；正逐渐取代镍/氢、镍/镉等电池在电动汽车，混合动力汽车，电动工具，3C产品以及储能等领域有着广泛的应用前景，同时也能够为现代军事装备如通信系统，航空航天等提供可靠的二次电源；因此发展环境适应性好，使用寿命长，能量密度高，安全性能好的锂电池成为研究的重点。目前，钛酸锂电池与石墨体系电池居多，两者相比，因钛酸锂的平衡电位远高于金属锂，钛酸锂电池在充放电过程，不会产生金属锂枝晶，并且锂离子嵌脱过程，钛酸锂晶体结构应变非常小；这决定了钛酸锂电池具有非常长的循环寿命，可以实现上万次充放电；安全性最高，可顺利通过国标要求的各项安全测试；低温性能最好，但其电极极片的粘附力较弱，电池内阻大、循环性能差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种钛酸锂电池集流体，解决了现有极片粘附力较弱，导致制备的电池的内阻大、循环性能差的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种钛酸锂电池集流体，其包括铝箔基体，在所述铝箔基体的至少一个表面上涂覆碳化钛层。优选地，所述铝箔基体上涂覆碳化钛层的表面为粗糙面，所述粗糙面的粗糙度≥10～13um。优选地，所述铝箔基体的厚度为10～30μm，所述碳化钛层的厚度为0.5～10μm。本专利技术的另一个技术方案是这样实现的：一种钛酸锂电池集流体的制备方法，该方法通过如下步骤实现：步骤1，将碳化钛加入胶液中，搅拌均匀，获得预涂覆浆料；步骤2，采用凹版印刷机将所述步骤1获得的预涂覆浆料涂覆在厚度为10-30μm的铝箔基体上，获得涂覆后的铝箔基体；步骤3，烘烤所述步骤2获得的涂覆后的铝箔基体，获得用于钛酸锂电池的集流体。优选地，所述步骤1中，所述碳化钛的比表面积为5～10m2/g，所述碳化钛的纯度＞99％，所述碳化钛的粒度分布位于0.2～1μm之间。优选地，所述步骤1中，所述预涂覆浆料中碳化钛的质量百分比为90～97％。优选地，所述步骤1中，所述胶液由分散剂、粘结剂及水组成，所述分散剂、粘结剂、水之间的质量比为1:(5-10)：(145-155)；所述分散剂为羧甲基纤维素钠、亚甲基双萘磺酸钠、聚丙烯酸钠、磺酸钠盐、纤维素磺酸钠盐中的至少一种；粘结剂为丁苯胶、丙烯腈多元共聚物、酚醛树脂、氨基树脂、丙烯酸酯、橡胶型乳胶液、乙烯乙酸乙脂、明胶、PAA中的至少一种。优选地，所述步骤2中，所述凹版印刷机的印刷速度为50～100m/min；所述预涂覆浆料的涂覆厚度为2～10μm。优选地，所述步骤3中，所述烘烤温度为80～120℃，所述烘烤时间为20-30h。本专利技术的另一个技术方案是这样实现的：一种钛酸锂电池，其由正极极片、负极极片以及电芯组装而成，所述正极极片和负极极片由上述的集流体或者由上述的方法获得的集流体制成。与现有技术相比，通过采用本专利技术集流体制备正、负极片，有效的提高了钛酸锂材料的导电性，加强了电池极片的剥离力(粘附力)；本专利技术通过采用凹版印刷的方法进行涂覆，有效的提高了集流体中涂覆层的均匀性；通过将本专利技术集流体应用于锂离子电池中，有效的减小钛酸锂电池的内阻，同时也提高了钛酸锂电池的循环性能。附图说明图1为分别采用本专利技术实施例1获得的集流体、铝光箔集流体以及炭铝箔集流体制得的电池的循环性能对比曲线图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供了一种钛酸锂电池集流体，其包括铝箔基体，在铝箔基体的至少一个表面上涂覆碳化钛层；其中，铝箔基体上涂覆碳化钛层的表面为粗糙面；粗糙面的粗糙度≥10～13um；铝箔厚度为10～30μm，碳化钛层的厚度为0.5～10μm。本专利技术实施例还提供了一种钛酸锂电池集流体的制备方法，该方法通过如下步骤实现：步骤1，将碳化钛粉末加入预制的胶液中，搅拌混合，获得碳化钛的质量百分比为90-97％的预涂覆浆料；其中，碳化钛的比表面积为5～10m2/g；碳化钛的纯度＞99％；碳化钛的粒度分布位于0.2～1μm之间；胶液由分散剂、粘结剂及水组成，分散剂、粘结剂、水之间的质量比为1:(5-10)：(145-155)；分散剂为羧甲基纤维素钠、亚甲基双萘磺酸钠、聚丙烯酸钠、磺酸钠盐、纤维素磺酸钠盐中的至少一种；粘结剂为丁苯胶、丙烯腈多元共聚物、酚醛树脂、氨基树脂、丙烯酸酯、橡胶型乳胶液、乙烯乙酸乙脂、明胶、PAA中的至少一种。步骤2，采用凹版印刷机并在其印刷速度为50～100m/min的条件下，将步骤1获得的预涂覆浆料涂覆在厚度为10-30μm的铝箔基体上，获得涂覆后的铝箔基体；其中，预涂覆浆料的涂覆厚度为2～10μm；并且依次使用离子水、酒精、丙酮对厚度为10-30μm铝箔进行清洗；步骤3，在80～120℃下，将步骤2获得的涂覆后的铝箔基体烘烤20-30h，获得用于钛酸锂电池的集流体。本专利技术实施例还提供了一种钛酸锂电池，其由正极极片、负极极片以及电芯组装而成，所述正极极片和负极极片由上述的集流体或者由上述的方法获得的集流体制成。与现有技术相比，通过采用本专利技术集流体制备正、负极片，有效的提高了钛酸锂材料的导电性，加强了电池极片的剥离力(粘附力)；本专利技术通过采用凹版印刷的方法进行涂覆，有效的提高了集流体中涂覆层的均匀性；通过将本专利技术集流体应用于锂离子电池中，有效的减小钛酸锂电池的内阻，同时也提高了钛酸锂电池的循环性能。实施例1步骤1，将碳化钛粉末加入预制的胶液中，搅拌混合，获得碳化钛的质量百分比为90％的预涂覆浆料；其中，胶液由1kg羧甲基纤维素钠、6kg的丁丙橡胶(SBR)和150kg的水搅拌混合而组成；步骤2，采用凹版印刷机并在其印刷速度为80m/min的条件下，将步骤1获得的预涂覆浆料涂覆在已用酒精清洗后且厚度为20μm的铝箔基体上，预涂覆浆料的涂覆厚度为2～3μm，获得涂覆后的铝箔基体；步骤3，在100℃下，将步骤2获得的涂覆后的铝箔基体烘烤25h，获得用于钛酸锂电池的集流体。实施例2步骤1，将碳化钛粉末加入预制的胶液中，搅拌混合，获得碳化钛的质量百分比为92％的预涂覆浆料；其中，胶液由1kg羧甲基纤维素钠、6kg的丁丙橡胶(SBR)和150kg的水搅拌混合而组成；步骤2，采用凹版印刷机并在其印刷速度为50m/min的条件下，将步骤1获得的预涂覆浆料涂覆在已清洗且厚度为20μm的铝箔基体上，预涂覆浆料的涂覆厚度为2～3μm，获得涂覆后的铝箔基体；步骤3，在80℃下，将步骤2获得的涂覆后的铝箔基体烘烤30h，获得用于钛酸锂电池的集流体。实施例3步骤1，将碳化钛粉末加入预制的胶液中，搅拌混合，获得碳化钛的质量百分比为95％的预涂覆浆料；其中，胶液由1kg羧甲基纤维素钠、6kg的丁丙橡胶(SBR)和150kg的水搅拌混合而组成；步骤2，采用凹版印刷机并在其印刷速度为100m/min的条件下，将步骤1获得的预涂覆浆料涂覆在已清洗后且厚度为20μm的铝箔基体上，预涂覆浆料的涂覆厚度为5～6μm，获得涂覆后的铝箔基体；步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钛酸锂电池集流体，其特征在于，其包括铝箔基体，在所述铝箔基体的至少一个表面上涂覆碳化钛层。

【技术特征摘要】
1.一种钛酸锂电池集流体，其特征在于，其包括铝箔基体，在所述铝箔基体的至少一个表面上涂覆碳化钛层。2.根据权利要求1所述的一种钛酸锂电池集流体，其特征在于，所述铝箔基体上涂覆碳化钛层的表面为粗糙面。3.根据权利要求2所述的一种钛酸锂电池集流体，其特征在于，所述铝箔基体的厚度为10～30μm，所述碳化钛层的厚度为0.5～10μm。4.一种钛酸锂电池集流体的制备方法，其特征在于，该方法通过如下步骤实现：步骤1，将碳化钛加入胶液中，搅拌均匀，获得预涂覆浆料；步骤2，采用凹版印刷机将所述步骤1获得的预涂覆浆料涂覆在厚度为10-30μm的铝箔基体上，获得涂覆后的铝箔基体；步骤3，烘烤所述步骤2获得的涂覆后的铝箔基体，获得用于钛酸锂电池的集流体。5.根据权利要求4所述的一种钛酸锂电池集流体的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述碳化钛的比表面积为5～10m2/g，所述碳化钛的纯度＞99％，所述碳化钛的粒度分布位于0.2～1μm之间。6.根据权利要求5所述的一种钛酸锂电池集流体的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述预涂覆浆料中碳化...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹华岐，詹世英，马美品，
申请(专利权)人：银隆新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44