锂电池正极集流体铝箔表面导电浆料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种锂电池正极集流体铝箔表面导电浆料及其制备方法和应用。导电浆料用于在铝箔表面涂覆固化形成涂炭层；导电浆料按照组分的质量比包括：38

【技术实现步骤摘要】
锂电池正极集流体铝箔表面导电浆料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及锂电池材料
，尤其涉及一种锂电池正极集流体铝箔表面导电浆料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]锂电池是一类依靠锂离子在正负极之间穿梭来达到充放电目的的化学电池。由于其具有高能量密度、高工作电压、长循环寿命、大充放电倍率等优势，被广泛应用于新能源汽车、3C产品以及储能电池领域。锂电池主要材料包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜。除了主要的四大部分外，正、负极的集流体也是锂电池的重要组成部分。对于锂离子电池来说，通常使用的正极集流体是铝箔，负极集流体是铜箔。
[0003]通常情况下锂离子电池行业使用轧制铝箔作为正极集电体，集流体对于提高锂电池充放电效率起着重要的作用。通过在铝箔表面涂覆导电浆料可抑制电池极化、减少热效应、提高电池的倍率性能，同时可提高活性物质与铝箔的粘附性，减少粘结剂的用量。涂炭铝箔是业内较为常用的一种，但是，涂炭铝箔或多或少存在涂炭层附着力较差、易剥落的问题，为提高附着力而增加导电浆料中的粘结剂含量，会降低涂炭层的导电率。
[0004]为了解决上述问题，中国专利技术专利CN107507981B公开了一种含有聚多巴胺的涂炭集流体，涂层中包含聚多巴胺以及石墨烯，该方案主要针对在大电流充放电条件下，电池内部产生的大量热不能很快散失的问题，利用聚多巴胺和石墨烯良好的导热特性，在集流体表面涂覆石墨烯与聚多巴胺的复合涂层，进一步提高集流体与活性物质的结合强度，同时，达到降低电池内部温度的作用。然而，该专利技术中由于涂炭层与正极活性物料的粘结性改进不明显，对涂炭铝箔导电性的提高没有明显帮助。并且，石墨烯的价格远远高于导电炭黑，因为价格因素也不利于产业化实施。
[0005]同时，中国专利技术专利CN104538638B中提到一种锂离子电池正极铝箔导电剂，旨在解决电池动态内阻增幅、极片耐受度等技术问题，提高了克容量、功率性能和电池组压差一致性，改善了活性材料与铝箔集流体之间的电接触，减少了极化、降低了锂离子电池极片的制造成本。但是，该专利技术的制备方法时间较长，所获得的导电浆料中粒子粒径较大，分散稳定性差，难以在较大的程度上改善锂电池的性能。
[0006]综上所述，开发一种导电性好、散热性能高、耐腐蚀性能强、粘结力好、能有效提高锂电池的低温放电能力、延长循环寿命的锂电池用正极集流体铝箔表面涂布用导电浆料具有广泛的市场应用价值与前景，能够有效促进锂电池行业的进一步发展。

技术实现思路

[0007]本专利技术实施例提供了一种锂电池正极集流体铝箔表面导电浆料及其制备方法和应用。本专利技术提出的锂电池正极集流体铝箔表面导电浆料，可用于抑制电池极化、减少热效应、提高电池的倍率性能，同时可提高活性物质与铝箔的粘附性，减少粘结剂的用量，有利于电池导电性的提升。
[0008]第一方面，本专利技术实施例提供了一种用于锂电池正极集流体铝箔表面的导电浆料，所述导电浆料用于在铝箔表面涂覆固化形成涂炭层；
[0009]所述导电浆料按照组分的质量比包括：38
‑
91份水、1
‑
15份导电剂、1
‑
10份分散剂、0.1
‑
0.2份羧甲基纤维素钠、1
‑
37份第二溶剂、0.1
‑
0.5份pH调节剂、0.1
‑
0.3份流平剂、4
‑
8份粘结剂和0.1
‑
0.5份硅烷偶联剂。
[0010]优选的，所述导电剂包括：导电炭黑，原生粒径D50在30
‑
60nm；
[0011]所述分散剂包括：聚乙烯吡咯烷酮或亲水性丙烯酸超支化嵌段共聚物；其中，所述聚乙烯吡咯烷酮分子式为(C6H9NO)
n
，n为1
‑
乙烯基
‑2‑
吡咯烷酮链节的平均数,所述聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量在10,000
‑
1,600,000之间；
[0012]所述第二溶剂包括：乙醇、异丙醇、N,N
‑
二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、邻苯二甲酸二丁酯或其它亲水性极性溶剂中的一种或多种混合；
[0013]所述pH调节剂包括：链烷醇胺类pH调节剂、氨水、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾或柠檬酸钠中的一种或多种混合；
[0014]所述流平剂包括：丙烯酸共聚物、氟改性丙烯酸酯、磷酸酯改性丙烯酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、多胺环氧乙烷缩合物或非离子聚乙二醇酯中的一种或多种混合；
[0015]所述粘结剂包括：聚丙烯酸酯类粘结剂、丁苯乳胶SBR类粘结剂、聚丙烯腈类粘结剂或其他树脂类粘结剂中的一种或多种混合。
[0016]第二方面，本专利技术实施例提供了一种第一方面所述用于锂电池正极集流体铝箔表面的导电浆料的制备方法，所述制备方法包括：
[0017]步骤1，将分散剂分散在水中形成分散剂水溶液，静置；
[0018]步骤2，将水、静置后的分散剂水溶液、羧甲基纤维素钠、第二溶剂进行混合分散，得到第一混合液；
[0019]步骤3，将导电剂分次加入到所述第一混合液中继续混合分散，得到第二混合液；
[0020]步骤4，将pH调节剂、流平剂、粘结剂、硅烷偶联剂加入到所述第二混合液中混合分散，得到所述导电浆料；其中，所述导电浆料中，按照组分的质量比包括：38
‑
91份水、1
‑
15份导电剂、1
‑
10份分散剂、0.1
‑
0.2份羧甲基纤维素钠、1
‑
37份第二溶剂、0.1
‑
0.5份pH调节剂、0.1
‑
0.3份流平剂、4
‑
8份粘结剂和0.1
‑
0.5份硅烷偶联剂。
[0021]优选的，所述分散或混合分散具体为：采用匀浆机、高速分散机、超声分散机、高压均质机、砂磨机中的任一种进行分散。
[0022]优选的，所述步骤1至步骤3中的分散或混合分散的方法具体为：采用高速分散机进行分散，线速度为7m/s
‑
15m/s；其中，所述混合分散的时间为5
‑
30分钟。
[0023]优选的，所述步骤4中的混合分散的方法具体为：采用超声分散机、高压均质机、砂磨机中的两种或三种依次进行分散；其中，所述混合分散的时间为5
‑
40分钟。
[0024]优选的，所述导电剂包括：导电炭黑，原生粒径D50在30
‑
60nm；
[0025]所述分散剂包括：聚乙烯吡咯烷酮或亲水性丙烯酸超支化嵌段共聚物；其中，所述聚乙烯吡咯烷酮分子式为(C6H9NO)
n
，n为1
‑
乙烯基
‑2‑
吡咯烷酮链节的平均数,所述聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量在10,000
‑
1,600,000之间；
[0026]所述第二溶剂包括：乙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于锂电池正极集流体铝箔表面的导电浆料，其特征在于，所述导电浆料用于在铝箔表面涂覆固化形成涂炭层；所述导电浆料按照组分的质量比包括：38
‑
91份水、1
‑
15份导电剂、1
‑
10份分散剂、0.1
‑
0.2份羧甲基纤维素钠、1
‑
37份第二溶剂、0.1
‑
0.5份pH调节剂、0.1
‑
0.3份流平剂、4
‑
8份粘结剂和0.1
‑
0.5份硅烷偶联剂。2.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述导电剂包括：导电炭黑，原生粒径D50在30
‑
60nm；所述分散剂包括：聚乙烯吡咯烷酮或亲水性丙烯酸超支化嵌段共聚物；其中，所述聚乙烯吡咯烷酮分子式为(C6H9NO)
n
，n为1
‑
乙烯基
‑2‑
吡咯烷酮链节的平均数,所述聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量在10,000
‑
1,600,000之间；所述第二溶剂包括：乙醇、异丙醇、N,N
‑
二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、邻苯二甲酸二丁酯或其它亲水性极性溶剂中的一种或多种混合；所述pH调节剂包括：链烷醇胺类pH调节剂、氨水、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾或柠檬酸钠中的一种或多种混合；所述流平剂包括：丙烯酸共聚物、氟改性丙烯酸酯、磷酸酯改性丙烯酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、多胺环氧乙烷缩合物或非离子聚乙二醇酯中的一种或多种混合；所述粘结剂包括：聚丙烯酸酯类粘结剂、丁苯乳胶SBR类粘结剂、聚丙烯腈类粘结剂或其他树脂类粘结剂中的一种或多种混合。3.一种上述权利要求1或2任一所述的用于锂电池正极集流体铝箔表面的导电浆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：步骤1，将分散剂分散在水中形成分散剂水溶液，静置；步骤2，将水、静置后的分散剂水溶液、羧甲基纤维素钠、第二溶剂进行混合分散，得到第一混合液；步骤3，将导电剂分次加入到所述第一混合液中继续混合分散，得到第二混合液；步骤4，将pH调节剂、流平剂、粘结剂、硅烷偶联剂加入到所述第二混合液中混合分散，得到所述导电浆料；其中，所述导电浆料中，按照组分的质量比包括：38
‑
91份水、1
‑
15份导电剂、1
‑
10份分散剂、0.1
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：施雅玲，谭军豪，闫昭，王磊，李婷，
申请(专利权)人：南木纳米科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：