一种涂碳铝箔及其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种涂碳铝箔及其制备方法和用途，所述涂炭铝箔包括铝箔基体和涂炭层；所述涂炭层由复合浆料经涂覆固化得到；所述复合浆料以质量百分含量计包括：粘接剂20

【技术实现步骤摘要】
一种涂碳铝箔及其制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及锂电池领域，具体涉及一种涂碳铝箔及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]锂离子电池普遍使用铝箔或涂碳铝箔作为正极材料的载体，但由于铝箔与正极材料存在粘结力差、接触电阻高的问题而被淘汰。涂碳铝箔是在铝箔基体上涂覆一层集流体。该集流体起到连接铝箔和正极材料的作用，解决了粘结力差、接触电阻高的问题。
[0003]如CN105018799A公开了一种锂电池用铝箔，属于铝合金材料
所述锂电池用铝箔的成分及其质量百分比为：Fe：0.38
‑
0.45％；Si：0.1
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0.15％；Cu：0.03
‑
0.06％；Ti：0.015
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0.02％；Mn：≤0.03％；Mg：≤0.03％；Zn：≤0.03％；余量为Al及不可避免的杂质。可通过如下步骤制得：熔炼、铸轧工艺：将锂电池用铝箔原料加热熔炼成铝合金熔体；依次进行精炼扒渣、晶粒细化、除气除渣、过滤处理；再将过滤后的铝合金熔体连续铸轧成坯料；冷轧工艺：将坯料先冷轧，再进行第一次退火处理、粗轧、二次退火处理；箔压处理：将退火处理后的铝箔精轧，最后分切即可得成品锂电池用铝箔成品。通过调整铝合金的成分，添加Cu元素，改变各元素之间的协同作用，提高铝箔的性能，使其满足制备锂电池铝箔的要求。
[0004]CN111864210A公开了一种用于锂离子电池的涂炭铝箔及其制备方法，所述的涂炭铝箔由导电碳层和铝箔组成，其制备方法包括如下步骤：1)铝箔表面处理；2)导电浆料制备及涂炭处理；3)涂有导电浆料的铝箔热处理。通过等离子处理铝箔，有效清洗铝箔表面和除去氧化层，同时对铝箔无损伤；涂有导电浆料的铝箔通过高温热处理后，聚丙烯腈在石墨烯表面环化，并且部分被碳化与石墨烯形成三维导电网络，而未被碳化的聚丙烯腈牢牢地将石墨烯固定在铝箔上面，有效地提高碳涂层与铝箔的粘接力；所制备的涂炭铝箔导电性能显著提高，同时可有效改善涂炭层的导电性以及提高涂炭层与铝箔的粘接力，用于锂离子电池可提高电池高倍率充放电以及循环性能。
[0005]然而，目前涂碳铝箔仍存在两个主要问题：一是生产成本高，不利于企业大规模使用；二是底涂浆料和箔材以及正极材料之间的粘结力仍较差，成品率低。

技术实现思路

[0006]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的之一在于提供一种涂碳铝箔及其制备方法和用途，该涂碳铝箔通过在制备过程中引入氢氧化钙增强粘结剂的粘度，实现了涂层和铝箔的高效粘接，通过控制复合浆料的固含量和pH，也解决了涂层和磷酸铁锂浆料层粘结力较差的问题，显著的降低了生产成本，生产工艺，设备简单，生产效率高。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种涂碳铝箔，所述涂炭铝箔包括铝箔基体和涂炭层；所述涂炭层由复合浆料经涂覆固化得到；
[0009]所述复合浆料以质量百分含量计包括：粘接剂20
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25％，导电剂5
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10％，氢氧化钙0.3
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0.8％，余量为溶剂；
[0010]所述复合浆料的固含量为12
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13％；
[0011]所述复合浆料的pH为3
‑
5。
[0012]本专利技术提供的涂碳铝箔通过在涂覆浆料中引入氢氧化钙使得粘结剂中的羧基与氢氧化钙中的羟基反应同时与钙离子形成高分子稳定聚合物，使得浆料具有较高的稳定性同时增加了粘结剂的粘度，使得涂层和铝箔的粘结力大大提高，同时控制复合浆料的固含量和pH，解决了涂层和磷酸铁锂浆料层较差的问题，同时显著的降低了生产成本，生产工艺，设备简单，生产效率高。
[0013]本专利技术中，所述复合浆料中粘接剂以质量百分含量计为20
‑
25％，例如可以是20％、20.5％、21％、21.5％、22％、22.5％、23％、23.5％、24％、24.5％或25％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0014]本专利技术中，所述复合浆料中导电剂以质量百分含量计为5
‑
10％，例如可以是5％、6％、7％、8％、9％或10％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0015]本专利技术中，所述复合浆料中氢氧化钙以质量百分含量计为0.3
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0.8％，例如可以是0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％或0.8％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0016]本专利技术中，所述复合浆料的固含量为12
‑
13％，例如可以是12％、12.1％、12.2％、12.3％、12.4％、12.5％、12.6％、12.7％、12.8％、12.9％或13％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0017]本专利技术中，所述复合浆料的pH为3
‑
5，例如可以是3、3.5、4、4.5或5等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0018]作为本专利技术优选的技术方案，所述粘结剂包括水性粘结剂。
[0019]优选地，所述水性粘剂剂包括聚丙烯酸和/或聚氨酯。
[0020]优选地，所述导电剂包括导电炭黑。
[0021]优选地，所述氢氧化钙的纯度≥95％，例如可以是95％、96％、97％、98％或99％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，所述溶剂包括水和/或有机溶剂。
[0023]优选地，所述有机溶剂包括乙醇、甲醇或N
‑
甲基吡咯烷酮中的1种或至少2种的组合。
[0024]第二方面，本专利技术提供了如第一方面所述涂炭铝箔的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0025](1)按配方配置粘结剂胶液和氢氧化钙溶液，之后将所述氢氧化钙溶液加入所述粘结剂胶液中，得到氢氧化钙胶液；
[0026](2)按配方取导电剂加入步骤(1)得到的氢氧化钙胶液中，之后和溶剂进行混合，得到中间浆料；
[0027](3)将步骤(2)得到的中间浆料进行研磨，得到所述复合浆料，之后将所述复合浆料涂覆于所述铝箔基体上，烘干后得到所述涂炭铝箔。
[0028]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述粘结剂胶液配置为将粘结剂溶于溶剂中进行分散得到。
[0029]优选地，所述分散中的公转速度为20
‑
25r/min，例如可以是20r/min、21r/min、22r/min、23r/min、24r/min或25r/min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0030]优选地，所述分散中的分散速度为750
‑
1050r/min，例如可以是750r/min、800r/min、850r/min、900r/min、950r/min、1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涂碳铝箔，其特征在于，所述涂炭铝箔包括铝箔基体和涂炭层；所述涂炭层由复合浆料经涂覆固化得到；所述复合浆料以质量百分含量计包括：粘接剂20
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25％，导电剂5
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10％，氢氧化钙0.3
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0.8％，余量为溶剂；所述复合浆料的固含量为12
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13％；所述复合浆料的pH为3
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5。2.如权利要求1所述的涂碳铝箔，其特征在于，所述粘结剂包括水性粘结剂；优选地，所述水性粘剂剂包括聚丙烯酸和/或聚氨酯；优选地，所述导电剂包括导电炭黑；优选地，所述氢氧化钙的纯度≥95％；优选地，所述溶剂包括水和/或有机溶剂；优选地，所述有机溶剂包括乙醇、甲醇或N
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甲基吡咯烷酮中的1种或至少2种的组合。3.如权利要求1或2所述的涂炭铝箔的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)按配方配置粘结剂胶液和氢氧化钙溶液，之后将所述氢氧化钙溶液加入所述粘结剂胶液中，得到氢氧化钙胶液；(2)按配方取导电剂加入步骤(1)得到的氢氧化钙胶液中，之后和溶剂进行混合，得到中间浆料；(3)将步骤(2)得到的中间浆料进行研磨，得到所述复合浆料，之后将所述复合浆料涂覆于所述铝箔基体上，烘干后得到所述涂炭铝箔。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述粘结剂胶液配置为将粘结剂溶于溶剂中进行分散得到；优选地，所述分散中的公转速度为20
‑
25r/min；优选地，所述分散中的分散速度为750
‑
1050r/min；优选地，所述分散的时间为10
‑
20min。5.如权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述氢氧化钙溶液加入所述粘结剂胶液中分2
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3次进行分散并调节pH为3
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5，得到氢氧化钙胶液；优选地，所述分散中的公转速度为25
‑
30r/min；优选地，所述分散中的分散速度为750
‑
1050r/min；优选地，所述分散的时间为20
‑
24h。6.如权利要求3
‑
5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述导电剂加入步骤(1)得到的氢氧化钙胶液中分1
‑
2次加入进行分散；优选地，所述分散中的公转速度为25
‑
30r/min；优选地，所述分散中的分散速度为750
‑
900r/min；优选地，所述分散的时间为20
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30min。7.如权利要求3
‑
6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述混合采用分散的方式进行；优选地，所述分散中公转速度为25

【专利技术属性】
技术研发人员：崔亚青，姜倩荣，王磊，吕正中，刘金成，
申请(专利权)人：荆门亿纬创能锂电池有限公司，
类型：发明
国别省市：