纳米金属中空纤维毡集流体及其制备方法、锂离子电池极片和锂离子电池技术

本发明专利技术提供一种纳米金属中空纤维毡集流体及其制备方法、锂离子电池极片和锂离子电池。纳米金属中空纤维毡集流体的制备方法：使用聚合物纺丝得到纳米纤维毡模板，然后将所述纳米纤维毡模板活化和敏化后进行镀覆得到具有金属膜的纳米纤维毡；将所述具有金属膜的纳米纤维毡用溶剂浸泡得到所述纳米金属中空纤维毡集流体。纳米金属中空纤维毡集流体，使用所述的制备方法制得。锂离子电池极片，使用所述的纳米金属中空纤维毡集流体制得。锂离子电池，包括所述的锂离子电池极片。本申请提供的纳米金属中空纤维毡集流体化学稳定性高，具有优异的电性能。

Nano metal hollow fiber felt collecting fluid and its preparation method, lithium-ion battery pole piece and lithium-ion battery

【技术实现步骤摘要】
纳米金属中空纤维毡集流体及其制备方法、锂离子电池极片和锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种纳米金属中空纤维毡集流体及其制备方法、锂离子电池极片和锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池的组成部分，除了正极材料、负极材料、隔离膜和电解液外，用来存放正负极材料的集流体也是锂电池的重要组成部分。集流体的功用主要是承载活性物质并将电池活性物质产生的电流汇集起来以便形成较大的电流对外输出。在锂离子电池上主要指的是金属箔，如铜箔、铝箔，泛指也可以包括极耳。理想的锂离子电池集流体应满足以下几个条件：(1)电导率高；(2)化学与电化学稳定性好；(3)机械强度高；(4)与电极活性物质的兼容性和结合力好；(5)廉价易得；(6)质量轻。纳米级结构材料简称为纳米材料(nanometermaterial)，是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸(0.1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10-100个原子紧密排列在一起的尺度。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。目前以导电聚合物纤维膜、碳纤维膜或者其他与碳纳米管、石墨烯复合的纤维材料作为集流体的研究不在少数。但是这些集流体存在导电性不高、不可逆性质影响过大、成本过高等缺点，从而不能完全体现材料的独特性能，也限制了其在锂离子电池中的应用。有鉴于此，特提出本申请。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种纳米金属中空纤维毡集流体及其制备方法、锂离子电池极片和锂离子电池，以解决上述问题。为实现以上目的，本专利技术特采用以下技术方案：一种纳米金属中空纤维毡集流体的制备方法，包括：使用聚合物纺丝得到纳米纤维毡模板，然后将所述纳米纤维毡模板活化和敏化后进行镀覆得到具有金属膜的纳米纤维毡；将所述具有金属膜的纳米纤维毡用溶剂浸泡得到所述纳米金属中空纤维毡集流体。以纳米纤维毡作为模板，在活化和敏化的基础上镀覆金属，然后通过溶剂浸泡去除聚合物，得到纳米金属中空纤维毡集流体，该集流体具有化学稳定性高、电学性能好，成本低的优势。优选地，所述聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏二氟乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种；优选地，所述聚合物纺丝时配制成溶液使用；优选地，所述溶液的溶剂包括丙酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、甲醇、乙醚、无水乙醇中的一种或多种。优选地，所述纺丝采用静电纺丝；优选地，所述静电纺丝的条件为：纺丝液的浓度为8-12wt％，纺丝电压为17-23KV，纺丝针头的直径为0.5-0.8mm。优选地，所述敏化包括：将所述纳米纤维毡模板浸泡在氯化锡和盐酸的混合溶液中，超声处理后去离子水洗涤备用；优选地，所述活化包括：将敏化后的所述纳米纤维毡模板浸泡在氯化钯和盐酸的混合溶液中，超声处理后去离子水洗涤备用。敏化和活化的目的都是为了使得纤维毡达到镀覆的促发条件，生成钯晶核，以此促发镍在纤维上的成核生长，使得镀覆更加顺利，保证镀覆效果。优选地，所述镀覆使用化学镀液进行自催化电镀镀镍；优选地，所述化学镀液包括氯化镍、次氯酸钠、柠檬酸钠、氯化铵和氨水；优选地，所述自催化电镀的条件为：所述化学镀液的温度为50-85℃、pH值为7-11，自催化电镀时间为10-1200s。氯化镍是镍源，次氯酸钠是还原剂，柠檬酸钠是络合剂、氯化铵是加速剂，氨水用来调节化学镀液的pH。除了镀覆镍之外，Sn和Ge也可以。可选地，所述化学镀液的温度可以为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃以及50-85℃之间的任一值，pH可以为7、8、9、10、11以及7-11之间的任一值，自催化电镀的时间可以为10s、50s、100s、200s、300s、400s、500s、600s、700s、800s、900s、1000s、1100s、1200s以及10-1200s之间的任一值。优选地，所述溶剂包括丙酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、甲醇、乙醚、无水乙醇中的一种或多种；优选地，所述浸泡的过程中采用超声辅助。超声辅助的主要目的是为了让溶剂能够更快的将金属膜内的聚合物纤维溶解掉。需要说明的是，溶剂之所以能够溶解掉金属膜内的纤维，一方面是从纤维的两端进行渗透溶解，另一方面，自催化电镀得到的膜是由金属颗粒生产聚集在一起得到的，颗粒与颗粒之间在微观上具有微孔，在超声辅助下，溶剂能够逐步将聚合物溶解。优选地，所述纳米金属中空纤维毡集流体中的纳米金属中空纤维的内径为50-700nm，外径为100-1000nm。可选地，所述纳米金属中空纤维毡集流体中的纳米金属中空纤维的内径可以为50nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、60nm、700nm以及50-700nm之间的任一值，外径可以为100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm以及100-1000nm之间的任一值。一种纳米金属中空纤维毡集流体，使用所述的制备方法制得。一种锂离子电池极片，使用所述的纳米金属中空纤维毡集流体制得。一种锂离子电池，包括所述的锂离子电池极片。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：1.本申请提供的纳米金属中空纤维毡集流体的制备方法，以纳米纤维毡作为模板，通过活化和敏化镀覆金属膜，然后经过溶剂浸泡去除聚合物，得到的集流体具有中空结构，化学稳定性好，导电性能优异；制备方法操作简单、可再现性好，具有良好的工业应用前景；2.本申请提供的纳米金属中空纤维毡集流体，化学稳定性好，导电性能优异，成本低；3.本申请提供的锂离子电池极片和锂离子电池，性能稳定、成本低、不可逆性质影响小。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对本专利技术范围的限定。图1为实施例1制得的纯PVDF膜与化学镀镍后的纳米纤维毡的X射线衍射图；图2为实施例1制得的化学镀镍后的纳米纤维毡的高倍率扫描电镜图；图3为实施例1制得的化学镀镍后的纳米纤维毡的透射电镜图；图4为实施例1制得的纳米金属中空纤维毡集流体在低倍率下的SEM全貌图；图5为实施例1制得的纳米金属中空纤维毡集流体在低倍率下的SEM局部正面图；图6为实施例1制得的纳米金属中空纤维毡集流体的局部纤维端口在高倍率下的SEM图；图7为实施例1制得的纳米片MnO2/空心镍纤维自支撑材料的SEM图；图8示出的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米金属中空纤维毡集流体的制备方法，其特征在于，包括：/n使用聚合物纺丝得到纳米纤维毡模板，然后将所述纳米纤维毡模板活化和敏化后进行镀覆得到具有金属膜的纳米纤维毡；/n将所述具有金属膜的纳米纤维毡用溶剂浸泡得到所述纳米金属中空纤维毡集流体。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米金属中空纤维毡集流体的制备方法，其特征在于，包括：
使用聚合物纺丝得到纳米纤维毡模板，然后将所述纳米纤维毡模板活化和敏化后进行镀覆得到具有金属膜的纳米纤维毡；
将所述具有金属膜的纳米纤维毡用溶剂浸泡得到所述纳米金属中空纤维毡集流体。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏二氟乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种；
优选地，所述聚合物纺丝时配制成溶液使用；
优选地，所述溶液的溶剂包括丙酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、甲醇、乙醚、无水乙醇中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纺丝采用静电纺丝；
优选地，所述静电纺丝的条件为：
纺丝液的浓度为8-12wt％，纺丝电压为17-23KV，纺丝针头的直径为0.5-0.8mm。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述敏化包括：
将所述纳米纤维毡模板浸泡在氯化锡和盐酸的混合溶液中，超声处理后去离子水洗涤备用；
优选地，所述活化包括：
将敏化后的所述纳米纤维毡模板浸泡在氯化...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘双祎，邓多，刘争伟，唐泽勋，商士波，张瑛，
申请(专利权)人：桑顿新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43