一种多孔水基涂层铝箔及其专用水基导电浆料制造技术

一种多孔水基涂层铝箔及其专用水基导电浆料，包括水基导电粗浆的制备；导电粗浆均质细化；微孔铝箔的制备；多孔水基涂层铝箔的涂布制备。本发明专利技术的激光微孔能够使得正极片A/B面正极涂层导通，使得A/B面Li+能够通过微孔流通，避免电池在循环后期因为正极材料晶体结果坍塌导致Li+析出；同时，由于激光微孔的存在，A/B面正极涂层直接粘接，形成类似“骨架”结构，能够有效的加强正极涂层的附着力和机械强度，形成一层紧密附着在铝箔表面的致密的膜层，进一步降低膜区电阻率，避免电池极片在后续使用过程中出现掉粉、脱膜现象，降低安全风险。显著提升涂层与铝箔之间的粘结力；箔材的抗拉强度相对于机械打孔有显著提升。相对于机械打孔有显著提升。相对于机械打孔有显著提升。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔水基涂层铝箔及其专用水基导电浆料


[0001]本专利技术涉及锂离子电池用涂层铝箔制造
，尤其是涉及一种新型多孔水基涂层铝箔以及专用水基涂层浆料。

技术介绍

[0002]随着锂离子电池在汽车行业的广泛应用，汽车混动化、纯电动化成为更多主机厂的选择，高功率的锂离子启停电芯需求不断上升，同时，各主机厂对功率性能要求也在不断上升，铝箔作为锂离子电池正极集流体，对高功率电池性能的影响尤为明显，因此，提高和改善铝箔性能非常重要。
[0003]当前主流的改善手段是在铝箔表面涂一层导电碳，相较于光箔，能够的提升浆料在箔材表面（实际是在导电碳层上附着）的附着力，并在一定程度上降低正极浆料活性物质与箔材之间的接触电阻，而导电碳涂层与铝箔之间粘附力以及接触电阻，是影响涂碳铝箔性能的重要因素，传统的涂层铝箔，其导电碳涂层在铝箔表面的附着力并不理想，附着力低，会导致避免电池后期循环使用过程中出现掉粉、脱膜现象，降低安全风险。传统的涂层铝箔自身的内阻也相对光箔较高，这会导致电池 并降低涂碳铝箔的电阻。
[0004]增加导电碳与铝箔的接触面积，进而降低涂碳铝箔自身电阻，从而达到提升涂碳铝箔物理化学性能的目的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种通过提高和改善铝箔物理化学性能来解决上述问题的、能够显著的加强正极涂层的附着力和机械强度、降低安全风险的多孔水基涂层铝箔。
[0006]本专利技术的目的还在于提供一种用于上述多孔水基涂层铝箔的专用水基导电浆料。
[0007]本专利技术的用于多孔水基涂层铝箔的水基导电浆料，用以下步骤制备：1）导电粗浆的制备：导电浆料的质量配比:导电剂、粘结剂、表面活性剂、研磨剂、纯水为（1%
‑
10%）：（10%
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40%）：（0.1%
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5%）：（0.1%
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5%）：（40%
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89.8%），配方中纯水为溶剂，用量可调，主要影响浆料固含量和粘度，其他物质比例为干料占浆料总重的百分比，配方中干料用量为固定值，纯水用量可根据实际工艺需求调整。将导电剂、粘结剂、表面活性剂、研磨剂、纯水按照上述配比加入搅拌机进行搅拌，搅拌时间2
‑
8h，温度15℃
‑
55℃，搅拌线速度14
‑
23m/s，制成导电粗浆；2）导电粗浆均质细化：将导电粗浆打入双螺杆挤压均质机中进行连续破碎研磨，研磨时间4
‑
16h，温度≤65℃，将导电粗浆中导电粒团破碎研磨至D50粒径为0.1
‑
2μm的小颗粒，完成水基导电浆料的制备。
[0008]本专利技术所述的双螺杆挤压均质机，能够对炭黑、石墨等这一类质地较软的导电剂进行研磨，其原理是利用转子在高速旋转下产生的高切线速度和高频机械效应,使物料在定、转子之间的狭窄间隙中受到强烈的机械剪切、离心挤压、撞击撕裂来实现粒子的细化分散，最终制得粒径0.1
‑
2μm的小颗粒悬浮液。
[0009]本专利技术的水基导电浆料的最佳配比为导电剂、粘结剂、表面活性剂、研磨剂、纯水质量配比6.8
‑
10%： 35
‑
40%：1.5
‑
3.5%：0.5
‑
1%：44
‑
55%。
[0010]本专利技术所述的步骤1）相应的工艺添加顺序为：先加入纯水投料总量的60%纯水，然后加入粘结剂，搅拌均匀，然后加入导电剂和表面活性剂，搅拌均匀；最后加入研磨剂和剩余的40%的纯水，搅拌均匀。
[0011]本专利技术所述的步骤1）相应的工艺添加顺序为：纯水
→
粘结剂
→
导电剂、表面活性剂
→
研磨剂
→
纯水；在粗浆的制备过程中引入研磨剂能够增加粒团间的相互碰撞和摩擦，加快导电粒团在后续的研磨过程中破碎，从而获得粒径分布更小、更集中的导电浆料。
[0012]本专利技术步骤1）所述的导电剂为Super P、气相生长碳纤维（简称为VGCF）、碳纳米管（简称为CNT）、石墨烯、天然石墨、人造石墨中的一种或者几种。
[0013]本专利技术步骤1）所述的粘结剂为丙烯酸酯、聚氨酯中的一种或者几种。
[0014]本专利技术步骤1）所述表面活性剂为邻苯二甲酸二丁酯、CMC、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或者几种。
[0015]本专利技术步骤1）所述的研磨剂为碳酸钙、氢氧化锆、氢氧化钙、硫酸钙、氧化锆、氧化钙、二氧化钛、氢氧化钛、硫酸钡中的一种或者几种。
[0016]本专利技术用水基导电浆料制备的多孔水基涂层铝箔，用以下步骤制备：1）微孔铝箔的制备：采用激光等距离开孔技术，对铝箔基材进行打孔，制得的微孔铝箔，单位面积微孔数相同，孔径范围在1
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15μm，且孔径公差≤1μm，孔间距范围在100
‑
150μm；孔径与孔间距之间的比值λ满足：1/60≤λ≤1/10,激光打孔机的激光可以单次完成1
‑
20cm2面积的铝箔打孔；由此制得的多孔箔孔径均一，不会出现机械打孔所导致的毛刺、金属碎屑和油污，从而实现打孔后免清洗。
[0017]2）涂层铝箔的涂布制备：使用凹版涂布机将所述的水基导电浆料涂在微孔铝箔正反两面，其中箔材厚度3
‑
25μm，导电涂层厚度0.5
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3μm，面密度0.3
‑
4.6g/m2，在3
‑
40m/min的铝箔走带速度下，铝箔经过烤箱干燥后收卷，即可制得成品多孔水基涂层铝箔。
[0018]本专利技术的多孔水基涂层铝箔，所述烤箱为分段式多段烤箱，分为预热段，过渡段，烘烤段，冷却段，各段走速设定值相同为3
‑
40m/min，温度不同。分段式多段烤箱为：预热段温度45℃
‑
85℃，过渡段温度45℃
‑
100℃，烘烤段温度45℃
‑
110℃，冷却段温度45℃
‑
85℃。具体温度设定值根据实际走速来确定。
[0019]与现有技术相比，本专利技术制备的多孔水基涂层铝箔及专用水基导电浆料，相比传统的涂层浆料，本专利技术的专用水基导电浆料的配方中添加了研磨剂和表面活性剂；使用了双螺杆挤压均质机，能够将经过初步搅拌的较软的1
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30μm大颗粒导电剂胶团均匀的分散至0.1
‑
2μm的小颗粒，研磨剂在水基浆料的制备中起到辅助研磨作用，使得最终浆料粒径均匀的分散到0.1
‑
2μm，能够更好的增大了导电颗粒的表面积；而表面活性剂的加入，能够增强导电浆料的浸润性能，使得导电浆料能够快速的浸润铝箔表面，均匀紧密的铺展在铝箔表面，经过烘烤后粘结在铝箔表面形成一层导电层，进而有效的降低浆料与铝箔的接触电阻，由于A/B面的导电涂层通过微孔形成的“骨架”相连，能够显著增强正极涂层的附着力，避免电池后期循环使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于多孔水基涂层铝箔的水基导电浆料，用以下步骤制备：1）导电粗浆的制备：导电浆料的质量配比：导电剂、粘结剂、表面活性剂、研磨剂、纯水为（1%
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10%）:（10%
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40%）:（0.1%
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5%）:（0.1%
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5%）：（40%
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89.8%），将导电剂、粘结剂、表面活性剂、研磨剂、纯水按照上述配比加入搅拌机进行搅拌，搅拌时间2
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8h，温度15℃
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55℃，制成导电粗浆；2）导电粗浆均质细化：将导电粗浆打入双螺杆挤压均质机中进行连续破碎研磨，研磨时间4
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16h，温度≤65℃，将导电粗浆中导电粒团破碎研磨至D50粒径为0.1
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2μm的小颗粒，完成水基导电浆料的制备。2.根据权利要求1所述用于多孔水基涂层铝箔的水基导电浆料，其特征在于水基导电浆料的配比为导电剂、粘结剂、表面活性剂、研磨剂、纯水质量配比6.8
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10%: 35
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40%:1.5
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3.5%:0.5
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1%:44
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55%。3.根据权利要求1所述用于多孔水基涂层铝箔的水基导电浆料，其特征在于所述的步骤1）相应的工艺添加顺序为：先加入纯水投料总量60%的纯水，然后加入粘结剂，公转线速度0.2
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0.3m/s，自转线速度18
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20m/s，时间2
‑
3h，搅拌均匀，然后加入导电剂和表面活性剂，公转线速度0.2
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0.3m/s，自转线速度19
‑
20m/s，时间0.5
‑
2h，搅拌均匀；最后加入研磨剂和剩余的40%的纯水，公转线速度0.2
‑
0.3m/s，自转线速度20
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23m/s，时间1
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2h，搅拌均匀。4.根据权利要求1所述用于多孔水基涂层铝箔的水基导电浆料，其特征在于所述的步骤1）搅拌线速度14
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23m/s。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长来，夏诗忠，石金林，孙光忠，张宝华，刘勇，彭雪刚，
申请(专利权)人：骆驼集团新能源电池有限公司，
类型：发明
国别省市：