一种锂离子电池用高分子集流体及其制备方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，具体为一种锂离子电池用高分子集流体及其制备方法，包括热塑性树脂纤维、导电剂；所述导电剂为碳纳米管负载纳米铜，本发明专利技术中高分子集流体相比于铜箔集流体重量降低50％以上，且内阻有较大幅度的下降，由于是高分子材料，在电池极片制作过程中，不会产生金属毛刺，极大提升锂离子电池的安全性。池的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池用高分子集流体及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体为一种锂离子电池用高分子集流体及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，锂离子电池逐渐成为新能源汽车的主动力来源，其比能量决定了电动汽车的续航里程，现阶段，提升电池比能量的方法有：高比能量的正负极主材；电池做大，降低壳体等辅助材料的占比；轻量化壳体如铝塑膜封装的电池；降低集流体及隔膜的厚度等。
[0003]锂离子电池内部正极集流体为铝箔，负极集流体为铜箔。铜的密度为8.9g/cm3。近年来，产业化的锂离子电池铜箔厚度从12μm逐渐降至6μm。但在电池中，铜箔占比依然高达10％，降低铜箔厚度确实能减少铜箔用量，提升电池的比能量。但是超薄的铜箔在加工过程带来了新的麻烦，如锂电涂布过程中易断裂、卷曲，所以铜箔厚度不可能一直降低，存在一个极限。这样通过降低集流体重量来提升电池比能量就难以进步。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：针对上述技术问题，本专利技术提供了为此，本专利技术提出了一种锂离子电池用高分子集流体及其制备方法，其密度远低于铜箔，所以能够降低锂离子电池重量，提升电池比能量。
[0005]所采用的技术方案如下：
[0006]一种锂离子电池用高分子集流体，包括热塑性树脂纤维、导电剂；
[0007]所述导电剂为碳纳米管负载纳米铜。
[0008]进一步地，所述热塑性树脂纤维、导电剂的质量比为95
‑
100：1
‑
5。
[0009]更进一步地，所述热塑性树脂纤维、导电剂的质量比为96：4。
[0010]进一步地，所述热塑性树脂纤维为聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维、聚碳酸酯纤维、聚酰胺纤维中的任意一种或多种，优选为聚酰胺纤维。
[0011]进一步地，所述聚酰胺纤维的制备方法如下：
[0012]S1：将聚酰胺纤维浸入80
‑
85℃的NaOH溶液中保温处理20
‑
40min，滤出、水洗、烘干，然后再浸入甲酸溶液中处理1
‑
3h，滤出、水洗、烘干；
[0013]S2：再加入水中，将盐酸和苯胺单体组成的混合溶液加入，搅拌5
‑
10min，加入过硫酸铵溶液，使苯胺单体在聚酰胺表面原位聚合4
‑
6h后，过滤，水洗、烘干即可。
[0014]进一步地，所述碳纳米管负载纳米铜的制备方法如下：
[0015]将硝酸铜溶液滴入硼氢化钠溶液中，再加入碳纳米管，调节溶液pH至12，升温至90
‑
95℃搅拌反应1
‑
2h，抽滤，将得到的固体水洗后，120
‑
130℃真空干燥20
‑
25h后浸入油酸的乙醇溶液中，5
‑
10h后滤出烘干即可。
[0016]进一步地，所述硝酸铜溶液的浓度为0.01
‑
0.02mol/L，硼氢化钠溶液的浓度为0.02
‑
0.04mol/L。
[0017]进一步地，所述所述硝酸铜溶液与硼氢化钠溶液中n(Cu)：n(B)＝2，n(Cu)：n(B)为硝酸铜溶液与硼氢化钠溶液中中铜元素和硼元素的摩尔比。
[0018]本专利技术还提供了一种锂离子电池用高分子集流体的制备方法：
[0019]将导电剂分散于水中制成分散液A，再将热塑性树脂纤维加入分散于水中制成分散液B，将分散液A、分散液B混合剪切1
‑
3h后抽滤，所得片状高分子集流体于60
‑
80℃烘干即可。
[0020]进一步地，所述片状高分子集流体的厚度为2
‑
6μm。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022]本专利技术提供了一种高分子集流体，热塑性树脂纤维一方面作为碳纳米管(CNTs)导电网络的载体，另一方面由于聚苯胺的掺杂，使热塑性树脂纤维表面的聚苯胺层产生了导电性能，可以作为电流输出、输入的通道，提高了活性物质的利用率，碳纳米管(CNTs)由于具有很高的电导率以及很大的长径比，易形成导电网络，因此是目前效果较好的锂离子电池导电剂之一，负载了纳米铜后不仅提高了导电能力，而且能提高活性材料间及其与集流体之间的黏结性，由于比表面积较大，对电解液的吸附能力强，更有利于活性材料容量的发挥，本专利技术中高分子集流体相比于铜箔集流体重量降低50％以上，且内阻有较大幅度的下降，由于是高分子材料，在电池极片制作过程中，不会产生金属毛刺，极大提升锂离子电池的安全性。
具体实施方式
[0023]实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0024]实施例1：
[0025]一种锂离子电池用高分子集流体，包括质量比为96：4的聚酰胺纤维、碳纳米管负载纳米铜导电剂；
[0026]其中，聚酰胺纤维的制备方法如下：
[0027]将聚酰胺纤维浸入85℃的NaOH溶液中保温处理30min，滤出、水洗、烘干，然后再浸入体积浓度为50％的甲酸溶液中处理2h，滤出、水洗、烘干，再加入水中，将盐酸和苯胺单体组成的混合溶液加入，搅拌10min，加入1M过硫酸铵溶液引发反应，使苯胺单体在聚酰胺表面原位聚合5h后，过滤，水洗、烘干即可。
[0028]碳纳米管负载纳米铜的制备方法如下：
[0029]将体积比为1:1的0.01mol/L硝酸铜溶液滴入0.02mol/L硼氢化钠溶液中，再加入碳纳米管，调节溶液pH至12，升温至90℃搅拌反应2h，抽滤，将得到的固体水洗后，130℃真空干燥25h后浸入10wt％油酸的乙醇溶液中，10h后滤出烘干即可。
[0030]一种锂离子电池用高分子集流体的制备方法：
[0031]将导电剂分散于水中制成分散液A，再将聚酰胺纤维加入分散于水中制成分散液B，将分散液A、分散液B混合剪切3h后抽滤，所得片状高分子集流体于80℃烘干即可获得厚度为2
‑
6μm的高分子集流体。
[0032]实施例2：
[0033]一种锂离子电池用高分子集流体，包括质量比为96：4的聚酰胺纤维、碳纳米管负
载纳米铜导电剂；
[0034]碳纳米管负载纳米铜的制备方法如下：
[0035]将体积比为1:1的0.01mol/L硝酸铜溶液滴入0.02mol/L硼氢化钠溶液中，再加入碳纳米管，调节溶液pH至12，升温至90℃搅拌反应2h，抽滤，将得到的固体水洗后，130℃真空干燥25h后浸入10wt％油酸的乙醇溶液中，10h后滤出烘干即可。
[0036]一种锂离子电池用高分子集流体的制备方法：
[0037]将导电剂分散于水中制成分散液A，再将聚酰胺纤维加入分散于水中制成分散液B，将分散液A、分散液B混合剪切3h后抽滤，所得片状高分子集流体于80℃烘干即可获得厚度为2
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用高分子集流体，其特征在于，包括热塑性树脂纤维、导电剂；所述导电剂为碳纳米管负载纳米铜。2.如权利要求1所述的锂离子电池用高分子集流体，其特征在于，所述热塑性树脂纤维、导电剂的质量比为95
‑
100：1
‑
5。3.如权利要求2所述的锂离子电池用高分子集流体，其特征在于，所述热塑性树脂纤维、导电剂的质量比为96：4。4.如权利要求1所述的锂离子电池用高分子集流体，其特征在于，所述热塑性树脂纤维为聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维、聚碳酸酯纤维、聚酰胺纤维中的任意一种或多种，优选为聚酰胺纤维。5.如权利要求4所述的锂离子电池用高分子集流体，其特征在于，所述聚酰胺纤维的制备方法如下：S1：将聚酰胺纤维浸入80
‑
85℃的NaOH溶液中保温处理20
‑
40min，滤出、水洗、烘干，然后再浸入甲酸溶液中处理1
‑
3h，滤出、水洗、烘干；S2：再加入水中，将盐酸和苯胺单体组成的混合溶液加入，搅拌5
‑
10min，加入过硫酸铵溶液，使苯胺单体在聚酰胺表面原位聚合4
‑
6h后，过滤，水洗、烘干即可。6.如权利要求1所述的锂离子电池用高分子集流体，其特征在于，所述碳纳米管负载纳米铜的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋善林，邓哲，蔡浩，杨琼，李继阳，陈少君，徐鹏，段冬冬，
申请(专利权)人：湖南大晶新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：