一种正极集流体表面水性导电涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种正极集流体表面水性导电涂层及其制备方法和应用，制备方法包括:步骤S1，按质量份称取原料并混合均匀，得到混合浆料；步骤S2，将混合浆料置于高速分散机中，进行高速机械分散，得到第一浆料；步骤S3，将第一浆料置于真空脱泡机中，进行高速乳化分散，得到第二浆料；步骤S4，将第二浆料置于砂磨机中，进行砂磨分散，得到最终浆料；步骤S5，将最终浆料涂布在正极集流体上，烘干后，得到正极集流体表面水性导电涂层；将该水性导电浆料制备正极极片并应用于锂离子二次电池中，可大大降低电池的内部阻抗，提升电池的长循环性能，有效提高电池的低温放电容量，最终提升电池的整体性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种正极集流体表面水性导电涂层及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池材料
，特别涉及一种正极集流体表面水性导电涂层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。但是，除了主要的四大部分外，用来存放正负极材料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]在锂电池领域，铝箔用作锂离子电池的集流体，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。刚性的铝箔与活性物质等的接触面积有限，从而使活性物质与集流体间的界面内阻大；集流体与粘结剂、活性物质的粘结强度有限，在长时间的充放电循环中电极体积不断变化，颗粒物质间的结合疏松，易掉粉等，使电池容量和循环寿命快速衰减；电解液的氧化分解产物在集流体表面发生电化学反应，也会导致和加速集流体的腐蚀。
[0004]为了解决上述问题，中国专利技术专利CN109037692B公开了一种锂离子电池用导电涂层铝箔及其制备方法，包括铝箔本体和导电涂层，导电涂层均匀涂覆在铝箔的两个表面上；导电涂层包括如下重量份组分：环保胶黏剂85～95份、导电填料5～15份、表面活性剂1～3份；所述制备方法包括如下步骤：配置导电涂料；2铝箔表面处理；3涂覆导电涂层；4涂层成型。该专利技术通过合理的导电浆料的配方设计及有效的涂层工艺，一方面使得导电涂层可以牢固地粘附在铝箔表面，另一方面涂层的导电效果显著，且粘结体系安全环保，不污染环境，所得的铝箔用于锂离子电池可以显著降低电池的内阻，提高锂离子的扩散速率，使电池的循环性能和耐低温性能优异，使用寿命延长。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，涂布的导电涂层机械性能较差，电池的内部阻抗未得到突破性改进，最终电池性能提升不足。
[0005]综上所述，开发一种导电性好、散热性能高，内部阻抗低、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

[0006]本专利技术实施例提供的一种正极集流体表面水性导电涂层及其制备方法和应用，将含有二维Mxene材料的原料通过高速机械分散处理、高速乳化分散处理和砂磨分散处理的三步分散工艺制备得到水性导电浆料，将其涂布于铝箔正极集流体上形成正极集流体表面水性导电涂层，该涂层具有接触角小亲液性好、剥离强度高和方块阻值低的特点；将该水性导电浆料制备正极极片并应用于锂离子二次电池中，可大大降低电池的内部阻抗，提升电
池的长循环性能，有效提高电池的低温放电容量，最终提升电池的整体性能，对锂电池发展具有积极的现实意义。
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供了一种正极集流体表面水性导电涂层的制备方法，所述制备方法包括:
[0008]步骤S1，按质量份称取原料并混合均匀,得到混合浆料，其中，所述原料包括：水69份
‑
84份、多聚电解质8份
‑
12份、导电剂8份
‑
12份、二维Mxene材料0.1份
‑
5份；
[0009]步骤S2，将所述混合浆料置于高速分散机中，进行高速机械分散，得到第一浆料；
[0010]步骤S3，将所述第一浆料置于真空脱泡机中，进行高速乳化分散，得到第二浆料；
[0011]步骤S4，将所述第二浆料置于砂磨机中，进行砂磨分散，得到最终浆料；
[0012]步骤S5，将所述最终浆料涂布在正极集流体上，烘干后，得到正极集流体表面水性导电涂层。
[0013]优选的，所述多聚电解质包括：聚丙烯酸盐、聚甲基丙烯酸盐、聚苯乙烯磺酸盐、聚乙烯磺酸盐、聚乙烯磷酸盐中的一种或多种；
[0014]所述导电剂包括：导电炭黑、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种；所述导电剂的粒径D50在30nm
‑
60nm之间；
[0015]所述二维Mxenes包括：过渡金属碳化物和/或过渡金属氮化物；
[0016]所述过渡金属碳化物包括：Ti3C2、Ti3AlC2、Ti2C、Ti2AlC、Nb2C、Nb2AlC、Nb4C3、Nb4AlC3、Ta4C3T
x
、Ta4AlC3、V4C3T
x
、V4AlC3、V2AlC、TiVAlC、TiNbAlC、TiTaAlC、VNbAlC、Ti2VAlC2、Ti2TaAlC2、Mo2TiAlC2、Ti3AlCN、Mo2Ti2AlC3中的一种或多种；
[0017]所述过渡金属氮化物包括：Ti2AlN和/或Ti4AlN3。
[0018]优选的，所述原料还包括：pH调节剂0.1份
‑
0.5份、表面活性剂0.1份
‑
0.2份、增稠剂0.05份
‑
0.2份、硅烷偶联剂0.1份
‑
1份。
[0019]进一步优选的，所述pH调节剂包括：氨水、氢氧化钠、氢氧化钙、链烷醇胺中的一种或几种；
[0020]所述表面活性剂包括：磺酸盐、硫酸酯盐型表面活性剂、硬脂酸、聚乙二醇、多元醇中的一种或多种；
[0021]所述增稠剂包括：甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素、瓜尔胶、聚乙烯醇、聚乙烯蜡中的一种或多种；
[0022]硅烷偶联剂包括：A
‑
150、A
‑
151、A
‑
171、A
‑
172、A
‑
187、A
‑
174、A
‑
1891、A
‑
189、A
‑
1100、A
‑
1120、KH
‑
550、KH
‑
560、KH
‑
570、KH
‑
580、KH
‑
590、KH
‑
902、KH
‑
792、KH
‑
903中的一种或者多种。
[0023]优选的，所述高速分散机的线速度在7m/s
‑
15m/s之间；所述高速机械分散的时间为15min
‑
60min；
[0024]所述高速乳化分散的自转速度在100r/min
‑
500r/min之间，公转速度在500r/min
‑
1200r/min之间；所述高速乳化分散的时间为30min
‑
150min；
[0025]所述砂磨分散使用的锆珠的直径在0.1mm
‑
0.6mm之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极集流体表面水性导电涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括:步骤S1，按质量份称取原料并混合均匀，得到混合浆料，其中，所述原料包括：水69份
‑
84份、多聚电解质8份
‑
12份、导电剂8份
‑
12份、二维Mxene材料0.1份
‑
5份；步骤S2，将所述混合浆料置于高速分散机中，进行高速机械分散，得到第一浆料；步骤S3，将所述第一浆料置于真空脱泡机中，进行高速乳化分散，得到第二浆料；步骤S4，将所述第二浆料置于砂磨机中，进行砂磨分散，得到最终浆料；步骤S5，将所述最终浆料涂布在正极集流体上，烘干后，得到正极集流体表面水性导电涂层。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多聚电解质包括：聚丙烯酸盐、聚甲基丙烯酸盐、聚苯乙烯磺酸盐、聚乙烯磺酸盐、聚乙烯磷酸盐中的一种或多种；所述导电剂包括：导电炭黑、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种；所述导电剂的粒径D50在30nm
‑
60nm之间；所述二维Mxenes包括：过渡金属碳化物和/或过渡金属氮化物；所述过渡金属碳化物包括：Ti3C2、Ti3AlC2、Ti2C、Ti2AlC、Nb2C、Nb2AlC、Nb4C3、Nb4AlC3、Ta4C3T
x
、Ta4AlC3、V4C3T
x
、V4AlC3、V2AlC、TiVAlC、TiNbAlC、TiTaAlC、VNbAlC、Ti2VAlC2、Ti2TaAlC2、Mo2TiAlC2、Ti3AlCN、Mo2Ti2AlC3中的一种或多种；所述过渡金属氮化物包括：Ti2AlN和/或Ti4AlN3。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述原料还包括：pH调节剂0.1份
‑
0.5份、表面活性剂0.1份
‑
0.2份、增稠剂0.05份
‑
0.2份、硅烷偶联剂0.1份
‑
1份。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述pH调节剂包括：氨水、氢氧化钠、氢氧化钙、链烷醇胺中的一种或几种；所述表面活性剂包括：磺酸盐、硫酸酯盐型表面活性剂、硬脂酸、聚乙二醇、多元醇中的一种或多种；所述增稠剂包括：甲基纤维素、羟乙基纤维...

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