一种涂碳铝箔及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种涂碳铝箔及其制备方法；所述涂碳铝箔由以机械互锁方式结合的涂碳铝箔的碳层和铝箔构成。本发明专利技术还涉及前述涂碳铝箔的制备方法，包括：步骤1，将铝箔表面进行表面处理：物理毛化或化学刻蚀处理；步骤2，将铝箔表面喷涂溶剂；步骤3，将碳粉均匀喷涂在铝箔表面，进行第一次烘烤干燥；步骤4，将铝箔进行辊压处理；步骤5，将铝箔进行第二次烘烤干燥，即制得所述涂碳铝箔。本发明专利技术方法采用辊压处理，为了迫使碳粉和铝箔紧密结合，也是为了使碳粉和铝箔发生不可逆形变，在微凹坑处构建机械互锁结构，增强涂层和铝箔的附着力，从而实现了涂层牢固，不易脱落的目的。不易脱落的目的。不易脱落的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种涂碳铝箔及其制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池领域；尤其涉及一种涂碳铝箔及其制备方法。

技术介绍

[0002]与传统电池相比，锂离子电池的具有以下优点：体积能量密度和质量能量密度大，无记忆效应。锂离子电池的应用范围也很广，如：电动车船、电动工具、储能、可穿戴设备等方面。在锂离子电池中集流体具有重要的作用，它不仅是活性物质的载体，还肩负着将电池活性物质产生的电流汇集起来向外输出的使命。因此，集流体应与活性物质充分接触，并且内阻应越小越好。
[0003]活性物质浆料直接涂敷在集流体上，由于活性颗粒和集流体或导电层接触不充分，会导致电池的内阻增大，最终严重影响电池的倍率和循环性能。目前，行业内解决上述技术问题的方法主要为：(1)通过使用导电剂对铝箔进行涂覆改性，为增加涂覆效果，会使用大量粘结剂、分散剂、表面活性剂等，该方法会隔绝正极活性物质和铝箔及导电层之间的导电接触，则会不利于提升电池的性能；同时，还增加了制备成本；(2)直接在铝箔上气相沉积导电碳，该方法需要高温真空设备才可以完成，大大地增加设备投入和能源的消耗；(3)利用高温下，将混合碳粉涂敷在铝箔上，再升高温度进行热处理制备涂碳铝箔，该方法需要使用高温设备才可以完成，不仅增加了设备成本，而且还会消耗大量能源；同时，该方法制备的铝箔效果不佳，有涂层易脱落的现象；(4)直接将有机碳源涂覆在铝箔表面，再进行高温碳化处理，该方法需要使用高温设备，消耗大量能源。
[0004]基于上述现有技术存在的不足，急需一种既不影响正极活性物质和铝箔及导电层之间的导电接触，又能解决涂布效果差，涂层易脱落问题，且成本低，无需高成本设备的制备方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供了一种涂碳铝箔及其制备方法。本专利技术提出了一种不使用粘结剂、碳涂层与铝箔以机械互锁方式结合的涂碳铝箔及其制备方法。本专利技术先将铝箔进行表面预处理，使铝箔表面出现微凹坑，有助于前期碳粉的附着，而且也是构造碳粉和铝箔的机械互锁结构的必备条件；使用溶剂将碳粉临时吸附在铝箔上，避免了粘结剂、分散剂和表面活性剂的使用，节省了原料成本，同时也会提升涂碳铝箔的导电性能；利用机械辊压的方式，迫使碳粉和铝箔紧密结合在一起并产生不可逆形变，在微凹坑处构建机械互锁结构，增强涂碳层的附着强度。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0007]本专利技术涉及一种涂碳铝箔，由以机械互锁方式结合的涂碳铝箔的碳层和铝箔构成。
[0008]本专利技术还涉及前述的涂碳铝箔的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1，将铝箔表面进行表面处理：物理毛化或化学刻蚀处理；将铝箔进行表面预
处理，使铝箔表面出现微凹坑，有助于前期碳粉的附着，而且也是构造碳粉和铝箔的机械互锁结构的必备条件。
[0010]步骤2，将铝箔表面喷涂溶剂；使用溶剂用于将碳粉吸附在铝箔上，避免了粘结剂、分散剂和表面活性剂的使用，节省了原料成本，同时也会提升涂碳铝箔的导电性能；使用溶剂利用机械辊压的方式，迫使碳粉和铝箔紧密结合在一起并产生不可逆形变，在微凹坑处构建机械互锁结构，增强涂碳层的附着强度。
[0011]步骤3，将碳粉均匀喷涂在铝箔表面，进行第一次烘烤干燥，碳粉的用量为0.1
‑
5g/m2；第一次烘烤干燥是控制涂碳后的溶剂量，防止辊压时过多溶剂将碳粉带走的现象。
[0012]步骤4，将铝箔进行辊压处理；辊压处理是为了迫使碳粉压和铝箔紧密结合，也是为了使碳粉和铝箔发生不可逆形变，在微凹坑处构建机械互锁结构，增强涂层和铝箔的附着力。
[0013]步骤5，将铝箔进行第二次烘烤干燥，即制得所述涂碳铝箔。
[0014]优选地，步骤1中，所述表面处理为物理毛化或化学刻蚀处理。
[0015]优选地，所述物理毛化方法具体为：用气体携带铝粉吹扫铝箔表面或直接对铝箔表面拉丝处理，然后用去离子水清洗干净再晾干；所述化学刻蚀处理方法具体为：使用0.2
‑
2mol/L HCL和0.05
‑
0.5mol/L Al2(SO4)3水溶液进行刻蚀1
‑
20min，然后用去离子水清洗干净再晾干。
[0016]优选地，步骤2中，所述溶剂的用量为：1
‑
50ml/m2。
[0017]优选地，步骤2中，所述溶剂为庚烷、己烷、环己烷、二硫化碳、四氯化碳、苯、甲苯、氯丙烷、溴乙烷、氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、异丙醚、乙醚、四氢呋喃中的至少一种。
[0018]优选地，步骤3中，所述第一次烘烤干燥的温度为30
‑
100℃，时间为1
‑
10min。
[0019]优选地，步骤3中，所述碳粉为炭黑、碳纳米管、气相生长碳纤维、石墨烯、天然石墨、人造石墨中的至少一种。
[0020]优选地，步骤4中，所述辊压压力为10
‑
200T，辊压速度为5
‑
150m/min。
[0021]优选地，步骤5中，所述第二次烘烤干燥的温度为60
‑
150℃，时间为0.5
‑
10min。
[0022]本专利技术具有以下优点：
[0023](1)本专利技术方法将铝箔进行表面预处理，使铝箔表面出现微凹坑，有助于前期碳粉的附着，而且也是构造碳粉和铝箔的机械互锁结构的必备条件。
[0024](2)本专利技术方法溶剂代替了粘结剂、分散剂和表面活性剂，从而制备电导率较高的涂碳铝箔。
[0025](3)本专利技术方法在铝箔表面喷涂溶剂；溶剂用于将碳粉吸附在铝箔上，避免了粘结剂、分散剂和表面活性剂的使用，节省了原料成本，同时也会提升涂碳铝箔的导电性能；使用溶剂利用机械辊压的方式，迫使碳粉和铝箔紧密结合在一起并产生不可逆形变，在微凹坑处构建机械互锁结构，增强涂碳层的附着强度。
[0026](4)本专利技术方法采用辊压处理，为了迫使碳粉压和铝箔紧密结合，也是为了使碳粉和铝箔发生不可逆形变，在微凹坑处构建机械互锁结构，增强涂层和铝箔的附着力，从而实现了涂层牢固，不易脱落的目的。
附图说明
[0027]图1是本专利技术所涉及的涂碳铝箔的碳层和铝箔机械互锁结构截面示意图；
[0028]图2是本专利技术制备方法流程图。
具体实施方式
[0029]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。应当指出的是，以下的实施实例只是对本专利技术的进一步说明，但本专利技术的保护范围并不限于以下实施例。
[0030]实施例1
[0031]本实施例涉及一种涂碳铝箔，所述涂碳铝箔的碳层和铝箔以机械互锁方式结合，其机械互锁结构示意图见图1。
[0032]本实施例还涉及前述的涂碳铝箔的制备方法，如图2所示，包括以下步骤：
[0033]步骤1，用二氧化碳气体携带铝粉，对铝箔表面进行吹扫毛化，用去离子水冲洗干净，晾干备用；
[0034]步骤2，在晾干后的铝箔表面喷涂庚烷，喷涂溶剂量为每平方米铝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涂碳铝箔，其特征在于，由以机械互锁方式结合的涂碳铝箔的碳层和铝箔构成。2.一种如权利要求1所述的涂碳铝箔的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将铝箔表面进行表面处理：物理毛化或化学刻蚀处理；步骤2，将铝箔表面喷涂溶剂；步骤3，将碳粉均匀喷涂在铝箔表面，进行第一次烘烤干燥，碳粉的用量为0.1
‑
5g/m2；步骤4，将铝箔进行辊压处理；步骤5，将铝箔进行第二次烘烤干燥，即制得所述涂碳铝箔。3.如权利要求2所述的涂碳铝箔的制备方法，其特征在于，所述物理毛化的方法具体为：用气体携带铝粉吹扫铝箔表面或直接对铝箔表面拉丝处理，然后用去离子水清洗干净再晾干；所述化学刻蚀处理的方法具体为：使用0.2
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2mol/L HCL和0.05
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0.5mol/L Al2(SO4)3水溶液进行刻蚀1
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20min，然后用去离子水清洗干净再晾干。4.如权利要求2所述的涂碳铝箔的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述溶剂的用量为：1
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【专利技术属性】
技术研发人员：尚德华，王亚飞，
申请(专利权)人：傲普上海新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：