一种PTC纳米涂炭集流体及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种PTC纳米涂炭集流体及其制造方法，PTC纳米涂炭集流体包括集流体基层，以及附着在集流体基层表面的PTC纳米涂炭层，PTC纳米涂炭层由导电材料和PTC材料、粘结剂组合而成，其制造方法是分别将导电材料、PTC材料和粘接剂材料分批次加入水中搅拌均匀后得到的浆料料涂在集流体基层的外表面后进行烘干，得到的PTC纳米涂炭集流体在应用到二次电池中时，若二次电池内部出现短路，其PTC纳米涂炭层可随着温度的增加电阻急剧增大，从而阻断短路电流，避免二次电池因短路持续放电导致电池内部的温升引发的热失控，提升了二次电池的安全性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种PTC纳米涂炭集流体及其制备方法


[0001]本专利技术涉及非水性二次电池的制造
，具体涉及一种PTC纳米涂炭集流体及其制备方法。

技术介绍

[0002]在非水性二次电池的制造过程中，为了提升电池的倍率性能和活性物质对极片的粘接性能，先在集流体表面涂一层导电材料，再在制造极片时直接将活性物质涂在带导电材料集流体的表面。
[0003]上述在集流体涂上导电材料之后，集流体与极片活性物质之间的界面电阻会急剧减小。
[0004]对于越高密度的电池在进行穿刺或者挤压的测试过程若出现电池短路现象，会伴随瞬时电流会急剧增大，进而增大热失控风险引发安全事故。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种PTC纳米涂炭集流体及其制备方法，具有较高安全性能。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术公开了一种PTC纳米涂炭集流体。
[0007]PTC纳米涂炭集流体包括集流体基层，以及附着在集流体基层表面的PTC纳米涂炭层，PTC纳米涂炭层包括导电材料、PTC材料和粘结剂。
[0008]可选地，导电材料包括导电炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维中的至少一种。
[0009]优选地，PTC材料为无机纳米材料。
[0010]可选地，无机纳米材料为钛酸钡。
[0011]在具体PTC纳米涂炭层中，根据导电材料、钛酸钡和粘接剂材料的种类、配比等条件不同，其中各成分产生的电子散射随温度上升而增加，从而电阻增加，即在电池面临穿刺或者挤压的测试过程中，电流通过电池后引起温度升高，即发热体的温度上升，当超过居里点温度后，电阻增加，从而限制电流增加，于是电流的下降导致电池温度降低，电阻值的减小又使电路电流增加，电池温度升高，周而复始，因此通过温升变化及时发现电池是否在安全工作的温度范围内，进而判断电池是否短路。
[0012]优选地，粘结剂包括聚偏氟乙烯胶黏剂、聚乙烯醇胶黏剂、乙烯乙酸酯胶黏剂、丙烯酸胶黏剂、聚氨酯胶黏剂、环氧胶黏剂、酚醛胶黏剂、有机硅胶黏剂、橡胶胶黏剂中的至少一种。
[0013]可选地，集流体基层包括铜箔、铝箔、铜铝合金箔、复合铜集流体、复合铝集流体、其他金属元素掺杂的铜箔，或者其他金属元素掺杂的铝箔。
[0014]优选地，集流体基层的厚度为2
‑
18微米，PTC纳米涂炭层的单层厚度为0.05
‑
5微米，PTC纳米涂炭集流体的厚度为3
‑
20微米。
[0015]PTC纳米涂炭集流体的制备方法如下：
PTC纳米涂炭集流体制备方法包括如下步骤：步骤一，将导电材料加入溶剂中，搅拌均匀后，得到第一浆料，步骤二，将PTC材料加入第一导电浆料中，搅拌均匀后，得到第二浆料，步骤三，将粘结剂材料加入第二导电浆料中，搅拌均匀后，得到第三浆料，步骤四，将步骤三得到的第三浆料涂在集流体基层的外表面后进行烘干，得到PTC纳米涂炭集流体。
[0016]优选地，导电材料、PTC材料、粘结剂材料的重量比为1:0.5
‑
1:0.1
‑
0.2，溶剂为水或者有机溶剂。
[0017]可选地，将步骤三得到的第三浆料通过涂布系统涂在集流体基层的表面后进行烘干，涂布速度为80
‑
150m/min，可以使涂布效果更均匀。
[0018]可选地，方法还包括步骤五，将步骤四得到的PTC纳米涂炭集流体进行收卷，收卷张力为50
‑
150N/m，有利于PTC纳米涂炭集流体的结构不被破坏。
[0019]可选地，烘干包括第一阶段、第二阶段和第三阶段，第一阶段的烘干温度与第三阶段的烘干温度相同，且小于第二阶段的烘干温度。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的PTC纳米涂炭集流体具有以下优点：PTC纳米涂炭集流体包括集流体基层，以及附着在集流体基层表面的PTC纳米涂炭层，PTC纳米涂炭层由导电材料和PTC材料、粘结剂组合而成，该PTC纳米涂炭集流体应用到二次电池中时，当二次电池内部出现短路之后，其PTC纳米涂炭层的电阻会随着温度的增加急剧增大，从而阻断短路电流，避免二次电池因短路持续放电导致内部的温升引发的热失控，提升了二次电池的安全性能。
附图说明
[0021]图1为本专利技术一实施例的PTC纳米涂炭集流体结构示意图。
[0022]其中，1、集流体基层；2、PTC纳米涂炭层。
具体实施方式
[0023]下面通过具体实施例进行详细阐述，说明本专利技术的技术方案。
[0024]一种PTC纳米涂炭集流体的制备方法，包括如下步骤：首先选取集流体基层1，备用。
[0025]然后将导电材料加入溶剂中，搅拌均匀后，得到第一浆料，再加入PTC（Positive Temperature Coefficient，正温度系数热敏）材料，继续搅拌均匀后，得到第二浆料，又加入粘结剂，接着搅拌均匀后得到第三浆料，即PTC纳米涂炭层2的浆料，将得到的第三浆料通过涂布系统涂在集流体基层1的表面后进行烘干，进而得到PTC纳米涂炭集流体。
[0026]最后，将烘干的PTC纳米涂炭集流体进行收卷。
[0027]经过上述的操作，PTC纳米涂炭集流体制备完成，如图1所示，为本专利技术的一种PTC纳米涂炭集流体的结构示意图，其中，PTC纳米涂炭层2附着在集流体基层1的上下两个表面。
[0028]本专利技术得到PTC纳米涂炭集流体，其PTC纳米涂炭层2通过将PTC材料与导电材料进行掺杂，并加入粘接剂进行固化。
[0029]该PTC纳米涂炭集流体应用到二次电池中，在二次电池进行穿刺或者挤压的测试过程中，若二次电池内部出现短路，此时二次电池电流急剧增大导致内部升温，PTC材料因
温度剧增导致电阻急剧增大，同时PTC纳米涂炭层的电阻也因PTC材料的电阻急剧增大而增大，在超过安全温度时从而阻断短路电流，避免二次电池因短路持续放电导致电池内部的温升引发的热失控，进而提升电池的安全性能。
[0030]上述步骤在具体实施时，其不同步骤中的参数设置、材料选择等不同，进而得到的PTC纳米涂炭集流体的性能参数也有所不同，如以下实施例1
‑
5所示。
[0031]实施例1选取集流体基层1为2.9微米厚度的铜箔，进行如下步骤：步骤一，在80kg水中，加入6kg的导电炭黑搅拌100min，得到均匀的导电炭黑浆料；步骤二，在搅拌均匀后的导电炭黑浆料中再加入6kg的钛酸锶搅拌100min，得到均匀的钛酸锶浆料；步骤三，在搅拌均匀后的钛酸锶导电中又加入1.5kg的聚偏氟乙烯胶黏剂进行搅拌60min，得到均匀的钛酸锶纳米涂炭浆料，即PTC纳米涂炭层2的浆料；步骤四，控制涂布速度为80m/min，依次设置三个烘干箱，温度分别控制在65℃、80℃和65℃，通过涂布系统将钛酸锶纳米涂炭浆料涂在铜箔的表面后，依次经过第一个烘干箱采用65℃、第二个烘干箱采用80℃和第三个烘干箱采用65℃做烘干处理，得到钛酸锶纳米涂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PTC纳米涂炭集流体，其特征在于，包括：集流体基层，以及附着在所述集流体基层表面的PTC纳米涂炭层；所述PTC纳米涂炭层包括导电材料、PTC材料和粘结剂。2.如权利要求1所述的PTC纳米涂炭集流体，其特征在于，所述导电材料包括导电炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维中的至少一种。3.如权利要求1所述的PTC纳米涂炭集流体，其特征在于，所述PTC材料为无机纳米材料。4.如权利要求3所述的PTC纳米涂炭集流体，其特征在于，所述无机纳米材料为钛酸钡。5.如权利要求1所述的PTC纳米涂炭集流体，其特征在于，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯胶黏剂、聚乙烯醇胶黏剂、乙烯乙酸酯胶黏剂、丙烯酸胶黏剂、聚氨酯胶黏剂、环氧胶黏剂、酚醛胶黏剂、有机硅胶黏剂、橡胶胶黏剂中的至少一种。6.如权利要求1所述的PTC纳米涂炭集流体，其特征在于，所述集流体基层包括铜箔、铝箔、铜铝合金箔、复合铜集流体、复合铝集流体、其他金属元素掺杂的铜箔，或者其他金属元素掺杂的铝箔。7.如权利要求1
‑
6中任一项所述的PTC纳米涂炭集流体，所述集流体基层的厚度为2
‑
18微米，所述PTC纳米涂炭层的厚度为0.05
‑
5微米，所述PTC纳米涂炭集流体的厚度为3
‑
20微米。8.一种如权利要...

【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：