锂离子电池集流体、负极及该集流体与负极的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池集流体的制备方法，包括以下步骤：提供至少两个碳纳米结构增强的铜复合基底，将所述至少两个碳纳米结构增强的铜复合基底层叠设置形成一复合基底；在所述复合基底的表面设置一活泼金属层，形成第一复合结构；轧制所述第一复合结构形成第二复合结构；退火处理所述第二复合结构形成第三复合结构；对第三复合结构进行脱合金处理形成多孔铜复合材料。另外，本发明专利技术还涉及一种锂离子电池集流体及负极及负极的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池集流体、负极及该集流体与负极的制备方法
本专利技术涉及一种锂离子电池集流体、负极及该集流体与负极的制备方法。
技术介绍
锂离子电池主要由正负极、电解液和隔膜组成，传统的负极主要由活性材料、导电剂、粘结剂和集流体组成。目前主要采用纳米多孔金属结构作为负极集流体。但是，现有的纳米多孔金属中孔径不均匀、韧带尺寸不均匀、韧带连接不完整，使得锂离子电池在应用的过程中出现稳定性差、电导率低以及强度差的现象，从而影响锂离子电池的性能。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种具有较强稳定性、较高强度及良好导电性的锂离子电池集流体及其制备方法。一种多锂离子电池集流体的制备方法，包括以下步骤：S1，提供至少两个碳纳米结构增强的铜复合基底，将所述至少两个碳纳米结构增强的铜复合基底层叠设置形成一复合基底；S2，在所述复合基底的表面设置一活泼金属层，形成第一复合结构；S3，轧制所述第一复合结构形成第二复合结构；S4，退火处理所述第二复合结构形成第三复合结构；S5，对第三复合结构进行脱合金处理形成多孔铜复合材料。一种锂离子电池集流体，其特征在于，锂离子电池集流体包括一多孔铜复合材料，该多孔铜复合材料包括铜韧带和至少一个碳纳米结构，所述铜韧带之间形成多孔结构，该至少一个碳纳米结构均匀设置于所述铜韧带中，所述至少一个碳纳米结构在多孔铜复合材料中的体积分数为大于0％小于等于70％。一种锂离子电池负极的制备方法，包括以下步骤：S10，提供至少两个碳纳米结构增强的铜复合基底，将所述至少两个碳纳米结构增强的铜复合基底层叠设置形成一复合基底，所述碳纳米结构增强的铜复合基底包括一碳纳米结构，所述碳纳米结构在所述复合基底中的体积分数为40％-70％；S20，在所述复合基底的表面设置一活泼金属层，形成第一复合结构；S30，轧制所述第一复合结构形成第二复合结构；S40，退火处理所述第二复合结构形成第三复合结构；S50，对第三复合结构进行脱合金处理形成多孔铜复合材料。一种锂离子电池负极，锂离子电池负极为一多孔铜复合材料，该多孔铜复合材料由铜韧带和至少一个碳纳米结构构成，所述铜韧带之间形成多孔结构，该至少一个碳纳米结构均匀设置于所述铜韧带中，所述至少一个碳纳米结构在多孔铜复合材料中的体积分数为大于40％-70％。与现有技术相比较，本专利技术提供的锂离子电池集流体及其制备方法具有以下有益效果：锂离子电池集流体包括至少一个碳纳米管结构，由于碳纳米管结构具有良好的机械强度、韧性以及导电性，使所述锂离子电池集流体具有良好的导电性、韧性及稳定性。本专利技术锂离子电池集流体方法适用于不同的碳纳米结构制备锂离子电池集流体，因而该技术具有广泛的适用性；且制备过程方便高效，无需复杂昂贵设备，成本较低，实现锂离子电池集流体的低成本制备。另外，可以通过调控碳纳米结构在第一复合结构中的含量及轧制第二复合结构的次数来调控碳纳米结构在锂离子电池集流体的体积分数，也可以通过调控轧制第二复合结构的次数实现碳纳米结构在锂离子电池集流体的分布状态。附图说明图1是本专利技术实施例中锂离子电池集流体的制备方法的流程图。图2是本专利技术实施例中碳纳米管拉膜的扫描电镜图。图3是本专利技术实施例中多孔铜复合材料的横截面扫描电镜图。图4是本专利技术实施例中多孔铜复合材料的横截面扫描电镜图。图5是本专利技术实施例中第三复合结构脱合金前后的XRD图谱。图6是本专利技术实施例中第三复合结构及脱合金后形成的多孔铜复合材料的对比图。图7是纯铜片及锂离子电池集流体的库伦效率对比图。具体实施方式以下将结合附图及具体实施例，对本专利技术提供的锂离子电池集流体及其制备方法作进一步详细说明。请参阅图1，本专利技术实施例一提供一锂离子电池集流体的制备方法，包括以下步骤：S1，提供至少两个碳纳米结构增强的铜复合基底，将所述至少两个碳纳米结构增强的铜复合基底层叠设置形成一复合基底；S2，在所述复合基底的表面设置一活泼金属层，形成第一复合结构；S3，轧制所述第一复合结构形成第二复合结构；S4，退火处理所述第二复合结构形成第三复合结构；S5，对第三复合结构进行脱合金处理形成多孔铜复合材料。在步骤S1中，提供一铜基底和一碳纳米结构，将所述碳纳米结构设置在所述铜基底的表面形成一所述碳纳米结构增强的铜复合基底。优选地，所述至少两个碳纳米结构增强的铜复合基底层叠设置时，相邻的两个碳纳米结构增强的铜复合基底的铜基底和碳纳米结构接触设置。将所述至少两个碳纳米结构增强的铜复合基底层叠设置形成一复合基底，可以增加所述碳纳米结构在所述所述复合基底中的层数及体积分数，进而有利于提高所述碳纳米结构在所述多孔铜复合材料中的体积分数。所述铜基底为铜片。铜片可以为市场上售卖的铜片，所述铜片的厚度可以为10μm-1cm。本实施例中，所述铜片厚度为25μm。所述碳纳米结构在所述复合基底中的体积分数为大于0％小于等于70％。优选地，所述碳纳米结构在所述复合基底中的体积分数为20％-70％。所述碳纳米结构包括至少一层碳纳米管膜或至少一石墨烯膜。当该碳纳米管膜为多层时，所述相邻两层碳纳米管膜可以共面设置或层叠设置，若层叠设置，相邻两层碳纳米管膜中的碳纳米管的排列方向形成一夹角α，该夹角α的范围为0°≤α≤90°，优选的，该夹角α为0°；若无间隙共面设置，相邻两层碳纳米管膜中的碳纳米管均沿同一方向择优取向排列。当该石墨烯膜为多层时，所述相邻两层石墨烯膜可以共面设置或层叠设置。该至少一层碳纳米管膜可以为碳纳米管拉膜、碳纳米管碾压膜和碳纳米管絮化膜中的一种或多种。优选地，该至少一层碳纳米管膜为碳纳米管拉膜。本实施例中，该至少一层碳纳米管膜为碳纳米管拉膜。所述碳纳米管拉膜的获取方法不限，优选地，所述碳纳米管拉膜可通过从超顺排碳纳米管阵列中直接拉取获得，该拉取的方法进一步包括以下步骤：首先，提供一超顺排碳纳米管阵列。具体的，该超顺排碳纳米管阵列为通过化学气相沉积的方法生长在该生长基底的表面。该超顺排碳纳米管阵列中的碳纳米管基本彼此平行且垂直于生长基底表面，相邻的碳纳米管之间相互接触并通过范德华力相结合。通过控制生长条件，该超顺排碳纳米管阵列中基本不含有杂质，如无定型碳或残留的催化剂金属颗粒等。由于基本不含杂质且碳纳米管相互间紧密接触，相邻的碳纳米管之间具有较大的范德华力，足以使在拉取一些碳纳米管(碳纳米管片段)时，能够使相邻的碳纳米管通过范德华力的作用被首尾相连，连续不断的拉出，由此形成连续且自支撑的宏观碳纳米管膜。该生长基底的材料可以为P型硅、N型硅或氧化硅等适合生长超顺排碳纳米管阵列的基底。所述能够从中拉取碳纳米管拉膜的超顺排碳纳米管阵列的制备方法可参阅冯辰等人在2008年8月13日公开的中国专利申请CN101239712A。其次，采用一拉伸工具从超顺排碳纳米管阵列中拉取获得至少一碳纳米管拉膜。其具体包括以下步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池集流体的制备方法，包括以下步骤：/nS1，提供至少两个碳纳米结构增强的铜复合基底，将所述至少两个碳纳米结构增强的铜复合基底层叠设置形成一复合基底；/nS2，在所述复合基底的表面设置一活泼金属层，形成第一复合结构；/nS3，轧制所述第一复合结构形成第二复合结构；/nS4，退火处理所述第二复合结构形成第三复合结构；/nS5，对第三复合结构进行脱合金处理形成多孔铜复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池集流体的制备方法，包括以下步骤：
S1，提供至少两个碳纳米结构增强的铜复合基底，将所述至少两个碳纳米结构增强的铜复合基底层叠设置形成一复合基底；
S2，在所述复合基底的表面设置一活泼金属层，形成第一复合结构；
S3，轧制所述第一复合结构形成第二复合结构；
S4，退火处理所述第二复合结构形成第三复合结构；
S5，对第三复合结构进行脱合金处理形成多孔铜复合材料。


2.如权利要求1所述锂离子电池集流体的制备方法，其特征在于，在步骤S3中反复折叠-轧制所述第一复合结构至少两次。


3.如权利要求2所述锂离子电池集流体的制备方法，其特征在于，折叠-轧制使轧制后形成的所述第二复合结构的厚度小于等于所述第一复合结构的厚度的70％以下。


4.如权利要求1所述锂离子电池集流体的制备方法，其特征在于，在步骤S3之后在步骤S4之前，进一步包括剪裁所述第二复合结构的边缘的步骤。


5.一种由权利要求1所述的锂离子电池集流体的制备方法制备的锂离子电池集流体，其特征在于，该锂离子电池集流体包括一多孔铜复合材料，该多孔铜复合材料包括铜韧带和至少一个碳纳米结构，所述铜韧带之间形成多孔结构，该至少一个碳纳米结构均匀设置于所述铜韧带中，所述至少一个碳纳米结构在多孔铜复合材料中的体积分数为大于0％小于等于70％。


6.如权利要求5所述锂离子电池集流体，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘元锋，侯泽成，陈璐，朱琳，李文珍，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11