一种柔性轻质非金属集流体、极片的制备方法和应用以及一种锂蓄电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性轻质非金属集流体、极片的制备方法和应用以及一种锂蓄电池及其制备方法，非金属集流体由50~98wt%导电聚合物和2～50wt%其他非金属导电材料经模板法制成，正极片或负极片由非金属集流体和涂覆在非金属集流体上的活性材料浆料制成，锂蓄电池包括铝塑膜壳体、密封在铝塑膜壳体内的电池芯以及设在铝塑膜壳体外的负极外接端子和正极外接端子，所述电池芯由若干负极片、正极片交替叠加而成，相邻负极片和正极片之间设有用于隔离正极片、负极片的隔膜或固体电解质膜。本发明专利技术的非金属集流体和正/负极片具有超薄、重量轻、强度大、柔韧性强等特点，便于加工制造，制造成本低，用于锂电池中，可提高电池的电池能量密度和使用寿命。

The preparation and application of a flexible light nonmetallic collector and electrode as well as a lithium battery and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种柔性轻质非金属集流体、极片的制备方法和应用以及一种锂蓄电池及其制备方法
本专利技术涉及锂蓄电池
，更具体地说，它涉及一种柔性轻质非金属集流体、极片的制备方法和应用以及一种锂蓄电池及其制备方法。
技术介绍
近年来，伴随着新能源汽车行业和消费类电子产品行业的发展，锂离子电池技术得到了快速发展，产品不断迭代更新，电池性能不断提升，但仍然不能满足使用需求，开发具有更高能量密度、更高功率密度的锂离子电池，成为目前研究的热点。传统锂离子电池组成中，集流体是不可或缺的一部分。集流体的作用是汇集电流，通常采用金属铜箔或铝箔，制作过程是将活性材料以浆料的形式涂覆于金属铜箔或铝箔上，即活性材料通过粘结剂连接到金属铜箔或铝箔上。这种连接方式往往会因粘结剂的粘结强度不足而导致活性材料与金属铜箔或铝箔在充放电过程中发生逐步脱离，使电池内阻不断增加，循环寿命缩短；此外，由于金属铜箔或铝箔与活性材料属固-固界面接触，接触面积有限，界面电阻较大，电池在大电流充放电条件下的性能受到限制；另外，由于金属集流体密度较大、柔韧性差，使得电池能量密度的进一步提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性轻质非金属集流体，其特征在于，其由50~98wt%导电聚合物和2～50wt%其他非金属导电材料制成，所述导电聚合物为聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撑、聚苯撑乙烯、聚双炔中的一种或多种的混合物；其他非金属导电材料为石墨烯、碳纳米管、Super-P、乙炔黑、导电石墨中的一种或多种。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性轻质非金属集流体，其特征在于，其由50~98wt%导电聚合物和2～50wt%其他非金属导电材料制成，所述导电聚合物为聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撑、聚苯撑乙烯、聚双炔中的一种或多种的混合物；其他非金属导电材料为石墨烯、碳纳米管、Super-P、乙炔黑、导电石墨中的一种或多种。


2.根据权利要求1所述的柔性轻质非金属集流体，其特征在于，非金属导电材料由50～98wt%导电聚合物、1%～25wt%石墨烯和1%～25wt%碳纳米管组成。


3.权利要求1或2所述的柔性轻质非金属集流体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；
将导电聚合物加热融化，向其中加入配方量的其他非金属导电材料，搅拌均匀，得基材混合物；
提供一第一模具，所述第一模具上表面开设有第一模型槽，所述第一模型槽具有与待制的非金属集流体的形状相适配的形状；
将基材混合物导入第一模具中，冷却，即得非金属集流体。


4.一种正/负极片，其特征在于，所述正/负极片包括权利要求1或2所述的非金属集流体以及与所述非金属集流体一体连接的正/负极引出端子，正/负极引出端子由第一条形金属片和垂直于第一条形金属片的第二条形金属片一体连接而成，所述第二条形金属片开有若干网孔，且第二条形金属片嵌设在非金属集流体内；所述非金属集流体的表面涂覆有活性材料浆料层。


5.根据权利要求4所述的正/负极片，其特征在于，
对于正极片，涂覆活性材料浆料层所用的正极活性材料浆料包括70～98wt%正极活性物质、0.5～10wt%导电剂Ⅰ、0.5～10wt%粘结剂Ⅰ、1～10wt%粉末状固态电解质Ⅰ以及用量占正极活性物质、导电剂Ⅰ、粘结剂Ⅰ和固态电解质Ⅰ总量20～100wt%正极溶剂；且所述正极活性物质为钴酸锂Li1+zCo1-nO2、三元材料Li1+zNixCoyM1-x-y-nO2、富锂锰mLi2MnO3·(1-m)Li1+zNixCoyMn1-x-y-nO2、镍锰尖晶石Li1+zNi0.5-hMn1.5-lO4、磷酸铁锰锂Li1+zFexMn1-x-nPO4、锰酸锂Li1+zMn2-nO4、磷酸铁锂Li1+zFe1-nPO4中的一种或多种的混合物，其中，0≤z＜0.1，0≤n＜0.1，0＜x＜1，0＜y＜1，0＜x+y+n＜1，0＜m＜1，h+l＝n，M为Mn或Al；所述导电剂Ⅰ为Super-P、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、CNTs、石墨烯中的一种或多种的混合物；所述粘结剂Ⅰ为PVDF、CMC、SBR中的一种或多种的混合物；所述固态电解质Ⅰ为氧化物型固态电解质、硫化物型固态电解质、快离子导体型固态电解质、氮化物型固态电解质中的一种或多种的混合物；所述正极溶剂为NMP；
对于负极片，涂覆活性材料浆料层所用的负极活性材料浆料包括70～98wt%负极活性物质、0.5～10wt%导电剂Ⅱ、0.5～10wt%粘结剂Ⅱ、1～10wt%粉末状固态电解质Ⅱ以及占（负极活性物质、导电剂Ⅱ、粘结剂Ⅱ和固态电解质Ⅱ总量的20～200wt%负极溶剂；且所述负极活性物质天然石墨、人造石墨、金属锂、锂-碳复合材料、锂基合金、硅基合金、过渡金属氧化物、硅基氧化物、纳米硅、锡基合金、锡基氧化物、钛酸锂、二氧化钛、氧化锡、氧化铁和氧化钴中的一种或多种的混合物；所述导电剂Ⅱ为Super-P、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、CNTs、石墨烯中的一种或多种的混合物；所述粘结剂Ⅱ为PVDF、CMC、SBR中的一种或多种的混合物；所述固态电解质Ⅱ为氧化物型固态电解质、硫化物型固态电解质、快离子导体型固态电解质、氮化物型固态电解质中的一种或多种的混合物；所述负极溶剂为NMP或水中的一种或两种的混合物。


6.权利要求4或5所述的正/负极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备用于形成非金属集流体的基材混合物：将导电聚合物加热融化，向其中加入配方量的其他非金属导电材料，搅拌均匀，得基材混合物；
制备用于涂覆活性材料浆料层所需的活性材料浆料；
提供正/负极引出端子；
提供一第二模具，所述第二模具由若干相同的子模具连接而成，每个子模具上开设有连通的、底面齐平且等深度的第一型槽和第二型槽，第一型槽自第二型槽的一侧向第二模具本体外侧延伸，第一型槽具有与正/负极引出端子的第一条形金属片相适配的形状，第二型槽具有与待制的非金属集流体的形状相适配的形状；
将正/负极引出端子置入第二模具内，并使正/负极引出端子的第一条形金属片位于第二模具的第一型槽内，使第二条...

【专利技术属性】
技术研发人员：许晓雄，刘冀鹏，张永龙，
申请(专利权)人：浙江锋锂新能源科技有限公司，江西赣锋锂业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33