铜复合集流体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及锂离子电池领域，具体而言，涉及一种铜复合集流体及其制备方法和应用。铜复合集流体的制备方法包括以下步骤：提供聚合物薄膜；采用真空蒸镀技术，将聚合物薄膜穿过镀铜辊，镀铜辊的温度沿镀铜辊的轴向分为第一温区和第二温区，第一温区的温度为40℃～50℃，第二温区的温度为10℃～20℃；以及在真空条件下蒸发金属铜，以在聚合物薄膜的两面镀覆铜金属层。上述铜复合集流体的制备方法制得的铜复合集流体具有高的比表面积，且能够降低电池的界面电阻。界面电阻。界面电阻。

【技术实现步骤摘要】
铜复合集流体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，具体而言，涉及一种铜复合集流体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前常规的铜复合集流体表面的铜金属层表面都是平整且非常光滑的，表面的粗糙度低、表面能低、比表面积也低，这就导致铜复合集流体在涂覆电极浆料时会出现以下几个问题：1)电极浆料比较容易出现漏涂，降低了产品品质且限制了涂布速度；2)由于铜金属层的比表面积低，电池内的活性物质层与铜金属层的粘接面积较小，导致电池内活性物质层与复合集流体的粘接力较低，易产生掉粉现象；同时，粘接面积小也导致了活性物质与复合集流体之间的导电通道小，增加了活性物质与复合集流体铜金属层界面之间的界面电阻。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要提供一种能够提高比表面积同时降低界面电阻的铜复合集流体及其制备方法和应用。
[0004]本专利技术一方面，提供一种铜复合集流体的制备方法，其包括以下步骤：
[0005]提供聚合物薄膜；
[0006]采用真空蒸镀技术，将所述聚合物薄膜穿过镀铜辊，沿所述镀铜辊的轴向，所述镀铜辊具有第一温区和第二温区，所述第一温区的温度为40℃～50℃，所述第二温区的温度为10℃～20℃；以及
[0007]在真空条件下蒸发金属铜，以在所述聚合物薄膜的两面镀覆铜金属层。
[0008]在其中一个实施例中，所述镀铜辊具有所述第一温区和所述第二温区的长度分别独立地为5mm～10mm。
[0009]在其中一个实施例中，蒸发所述金属铜的真空度为10
‑
4Pa～10
‑
5Pa，温度为1600℃～1800℃，铜蒸汽的浓度维持为60mol/L～80mol/L。
[0010]在其中一个实施例中，镀覆所述铜金属层的过程中，所述聚合物薄膜的运动速度为10m/min～100m/min。
[0011]在其中一个实施例中，所述聚合物薄膜的材质选自绝缘聚合物材料和无机非导电填料形成的复合物、绝缘聚合物材料和导电填料形成的复合物、绝缘聚合物材料或导电聚合物材料，其中，所述绝缘聚合物材料和无机非导电填料形成的复合物中所述绝缘聚合物材料的质量百分比≥90％，所述绝缘聚合物材料和导电填料形成的复合物中所述绝缘聚合物材料的质量百分比≥90％。
[0012]在其中一个实施例中，所述绝缘聚合物材料选自纤维素及其衍生物、淀粉及其衍生物、蛋白质及其衍生物、聚乙烯醇及其交联聚合物、聚乙二醇及其交联聚合物、聚酰胺、聚对苯二甲酸酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、芳纶、聚二甲酰苯二胺、丙
烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚丙乙烯、聚甲醛、环氧树脂、酚醛树脂、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、硅橡胶及聚碳酸酯中的一种或多种。
[0013]在其中一个实施例中，所述导电聚合物材料选自掺杂聚氮化硫和/或掺杂聚乙炔。
[0014]在其中一个实施例中，所述无机非导电填料选自陶瓷材料、玻璃材料及陶瓷复合材料中的一种或多种。
[0015]在其中一个实施例中，所述导电填料选自碳黑、碳纳米管、石墨、乙炔黑、石墨烯、镍、铁、铜、铝、合金、镍包覆的石墨粉及镍包覆的碳纤维中的一种或多种。
[0016]本专利技术一方面，还提供一种铜复合集流体，其采用如上述所述的铜复合集流体的制备方法制得。
[0017]在其中一个实施例中，所述铜复合集流体具有以下性能中的至少一种：
[0018](1)表面粗糙度＞0.2μm；
[0019](2)比表面积＞20m2/g；
[0020](3)表面孔数量＞10个/m2，孔径≥10nm；
[0021](4)穿刺强度≥200gf；
[0022](5)纵向拉伸强度≥150MPa，纵向延伸率≥10％，横向拉伸强度≥150Mpa，横向延伸率≥10％。
[0023]本专利技术另一方面，进一步提供一种负极，其包括上述所述的铜复合集流体及位于所述铜复合集流体一面或两面的负极活性材料层。
[0024]本专利技术再一方面，提供一种锂离子电池，其包括上述所述的负极。
[0025]本专利技术又一方面，提供一种用电装置，其采用上述所述的锂离子电池作为电源。
[0026]上述铜复合集流体的制备方法通过调控镀铜辊的温度，使其具有不同的温区，从而可以使得铜金属层在聚合物薄膜表面镀覆的速度不同，使铜金属层中铜晶体的生长速度不同，以在铜金属层表面构造形成孔结构。孔结构的形成实现了铜复合集流体粗糙度、比表面积的增加，从而增加了电池内活性物质和铜复合集流体之间的接触面积，提升了活性物质的涂覆量，且能够降低电池内阻，提高电池容量和能量密度，并延长了电池的循环寿命。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为实施例1中制得的铜复合集流体的SEM图。
具体实施方式
[0029]现将详细地提供本专利技术实施方式的参考，其一个或多个实例描述于下文。提供每一实例作为解释而非限制本专利技术。实际上，对本领域技术人员而言，显而易见的是，可以对本专利技术进行多种修改和变化而不背离本专利技术的范围或精神。例如，作为一个实施方式的部分而说明或描述的特征可以用于另一实施方式中，来产生更进一步的实施方式。
[0030]因此，旨在本专利技术覆盖落入所附权利要求的范围及其等同范围中的此类修改和变化。本专利技术的其它对象、特征和方面公开于以下详细描述中或从中是显而易见的。本领域普通技术人员应理解本讨论仅是示例性实施方式的描述，而非意在限制本专利技术更广阔的方面。
[0031]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0032]除了在操作实施例中所示以外或另外表明之外，所有在说明书和权利要求中表示成分的量、物化性质等所使用的数字理解为在所有情况下通过术语“约”来调整。例如，因此，除非有相反的说明，否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值，本领域的技术人员能够利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，适当改变这些近似值。用端点表示的数值范围的使用包括该范围内的所有数字以及该范围内的任何范围，例如，1至5包括1、1.1、1.3、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5等等。
[0033]可以理解，传统的铜复合集流体的表面较为平整光滑，难以在其表面涂覆较多的电池活性物质，且涂覆质量较差。为此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜复合集流体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供聚合物薄膜；采用真空蒸镀技术，将所述聚合物薄膜穿过镀铜辊，沿所述镀铜辊的轴向，所述镀铜辊具有第一温区和第二温区，所述第一温区的温度为40℃～50℃，所述第二温区的温度为10℃～20℃；以及在真空条件下蒸发金属铜，以在所述聚合物薄膜的两面镀覆铜金属层。2.根据权利要求1所述的铜复合集流体的制备方法，其特征在于，所述镀铜辊具有所述第一温区和所述第二温区的长度分别独立地为5mm～10mm。3.根据权利要求1所述的铜复合集流体的制备方法，其特征在于，蒸发所述金属铜的真空度为10
‑4Pa～10
‑5Pa，温度为1600℃～1800℃，铜蒸汽的浓度维持为60mol/L～80mol/L。4.根据权利要求3所述的铜复合集流体的制备方法，其特征在于，镀覆所述铜金属层的过程中，所述聚合物薄膜的运动速度为10m/min～100m/min。5.根据权利要求1所述的铜复合集流体的制备方法，其特征在于，所述聚合物薄膜的材质选自绝缘聚合物材料和无机非导电填料形成的复合物、绝缘聚合物材料和导电填料形成的复合物、绝缘聚合物材料或导电聚合物材料，其中，所述绝缘聚合物材料和无机非导电填料形成的复合物中所述绝缘聚合物材料的质量百分比≥90％，所述绝缘聚合物材料和导电填料形成的复合物中所述绝缘聚合物材料的质量百分比≥90％。6.根据权利要求5所述的铜复合集流体的制备方法，其特征在于，所述绝缘聚合物材料选自纤维素及其衍生物、淀粉及其衍生物、蛋白质及其衍生物、聚乙烯醇及其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成豪，李学法，张国平，
申请(专利权)人：扬州纳力新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：