本发明专利技术公开了一种阻燃纳米涂碳集流体，包括两个阻燃纳米涂碳层、位于阻燃纳米涂碳层之间的两个金属导电层，以及位于金属导电层之间的集流体基层。还公开了一种制备上述阻燃纳米涂碳集流体的方法，包括以下步骤：配料：在水或有机溶剂中加入导电碳材料搅拌，加入阻燃纳米材料搅拌，加入粘结剂材料搅拌；涂布：在集流体基层的两面分别镀覆金属导电层，通过涂布设备在金属导电层上涂布所述浆料，形成阻燃纳米涂碳层；收卷。通过上述方式，本发明专利技术加入了阻燃纳米材料，提升了集流体的阻燃性能。在配成电池后，改善了电池的倍率以及充放电性能。在电池使用过程中，可以避免电池的短路持续放电导致电池内部的温升引发的热失控，从而提升了电池安全性能。安全性能。安全性能。
【技术实现步骤摘要】
阻燃纳米涂碳集流体及其制备方法、正极片、电池和用电装置
[0001]本专利技术涉及锂电池领域，具体涉及一种阻燃纳米涂碳集流体及其制备方法、正极片、电池和用电装置。
技术介绍
[0002]目前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，通常的做法是在集流体的表面涂一层导电材料。在制造极片的过程中，是直接将活性物质涂在带导电材料集流体的表面，增强集流体对活性物质进行电流收集工作。而目前集流体的涂碳层通常只涂覆导电炭黑，其阻燃能力有限，在电池使用后期，尤其是越来越高的充放电倍率的时候，会产生较大的极化，降低电池的安全性能和使用寿命。
技术实现思路
[0003]为解决现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种能够提高电池倍率的阻燃纳米涂碳集流体及其制备方法、正极片、电池和用电装置。
[0004]一种阻燃纳米涂碳集流体，包括两个阻燃纳米涂碳层、位于阻燃纳米涂碳层之间的两个金属导电层，以及位于金属导电层之间的集流体基层。
[0005]优选的，所述阻燃纳米涂碳层的材质包括导电碳材料、阻燃纳米材料、粘结剂，且导电碳材料、阻燃纳米材料、粘结剂的配比为1:0.5
‑
1:0.1
‑
0.2。
[0006]优选的，所述导电碳材料为导电炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维中的一种或多种；所述阻燃纳米材料为勃姆石、石墨烯、层状双氢氧化物、层状纳米磷酸锆、蒙脱土中的一种或多种；所述粘结剂为聚偏二氟乙烯水性胶黏剂、聚乙烯醇类水性胶黏剂、乙烯乙酸酯类水性胶黏剂、丙烯酸类水性胶黏剂、聚氨酯类水性胶黏剂、环氧水性胶黏剂、酚醛水性胶黏剂、有机硅类水性胶黏剂、橡胶类水性胶黏剂中的一种或多种。
[0007]优选的，所述金属导电层的材质为铜、铝、铜合金、铝合金或铜铝合金。
[0008]优选的，所述阻燃纳米涂碳集流体具有以下性能中的至少一种：（1）阻燃纳米涂碳层剥离力＞5N/m；（2）平均续燃时间＜2s；（3）穿刺强度≥50gf；（4）纵向拉伸强度≥150MPa，纵向延伸率≥1%；横向拉伸强度≥150MPa，横向延伸率≥1%。
[0009]一种制备上述阻燃纳米涂碳集流体的方法，包括以下步骤：配料：在水或有机溶剂中加入导电碳材料进行搅拌，加入阻燃纳米材料进行搅拌，加入粘结剂材料进行搅拌，得到的浆料中的固体含量为5%
‑
25%；涂布：在集流体基层的两面分别镀覆金属导电层，通过涂布设备在金属导电层上
涂布所述浆料，形成阻燃纳米涂碳层；收卷：在涂布后对阻燃纳米涂碳层进行烘干，将阻燃纳米涂碳集流体进行收卷。
[0010]还提供了一种正极，包括上述的阻燃纳米涂碳集流体及涂覆在所述阻燃纳米涂碳集流体至少一个表面上的正极活性物质。
[0011]还提供了一种电池，包括上述的正极。
[0012]优选的，所述电池具有以下性能中的至少一种：（1）倍率≥5C；（2）容量保持率＞90%。
[0013]还提供了一种用电装置，包括上述的电池。
[0014]由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列有益效果：提供了一种阻燃纳米涂碳集流体及其制备方法、正极片、电池和用电装置，该集流体内加入了阻燃纳米材料，提升了集流体的阻燃性能。在将该集流体装配成电池后，由于该集流体阻燃性能的提升，可以改善电池的倍率以及充放电性能。
[0015]并且，在电池使用过程中，当出现短路之后，随着电池温度的增加，阻燃纳米材料的电阻急剧增大，阻断短路电流，避免电池的短路持续放电导致电池内部的温升引发的热失控，从而提升了电池的安全性能。
附图说明
[0016]图1是本专利技术阻燃纳米涂碳集流体的结构示意图。
[0017]1、集流体基层；2、金属导电层；3、阻燃纳米涂碳层。
具体实施方式
[0018]下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0019]本专利技术提供了一种阻燃纳米涂碳集流体，包括两个阻燃纳米涂碳层3、位于阻燃纳米涂碳层3之间的两个金属导电层2，以及位于金属导电层2之间的集流体基1层。即阻燃纳米涂碳集流体从上至下依次包括阻燃纳米涂碳层3、金属导电层2、集流体基层1、金属导电层2、阻燃纳米涂碳层3。该阻燃纳米涂碳集流体的总厚度为3um
‑
20um，其中单层阻燃纳米涂碳层的厚度0.05um
‑
5um。
[0020]阻燃纳米涂碳层的材质包括导电碳材料、阻燃纳米材料、粘结剂，且导电碳材料、阻燃纳米材料、粘结剂的配比为1:0.5
‑
1:0.1
‑
0.2。在进行配制阻燃纳米涂碳层的材料时，导电碳材料、阻燃纳米材料、粘结剂的配比可以为1:0.5:0.1、1:0.5:0.13、1:0.5:0.2、1:0.65:0.1、1:0.65:0.15、1:0.65:0.2、1:0.8:0.13、1:0.8:0.178、1:0.96:0.19、1:0.96:0.2、1:1:0.1、1:1:0.17、1:1:0.2等。
[0021]导电碳材料是一种高导电性材料，除具有高导电性能之外，其还具有耐腐蚀、耐磨、耐高温、强度高、质轻等特点。在本专利技术中，主要是利用其高导电性，以及通过导电碳材料增强阻燃纳米涂碳集流体的机械性能和耐腐蚀性能。导电碳材料可以为导电炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维中的一种或多种。本专利技术中的实施例是选用导电炭黑，导电炭黑是半导体材料，导电炭黑具有较低的电阻率，其导电性能更好。
[0022]纳米材料具有优异的量子尺寸效应及表面效应，拥有许多其他传统材料不具备的特殊性质。在阻燃纳米涂碳层中加入纳米阻燃材料，可有效提高阻燃纳米涂碳集流体的阻燃性能，进而提高电池的阻燃性能，提升电池的安全性能。阻燃纳米材料可以为勃姆石、石墨烯、层状双氢氧化物、层状纳米磷酸锆、蒙脱土中的一种或多种。本专利技术中的实施例是选用勃姆石，勃姆石又称软水铝石，具有粒径小、比表面和孔容大的特点，其分散均一稳定，能更好地发挥纳米材料的性能。
[0023]为了增强材料间的粘结强度，在阻燃纳米涂碳层中加入了粘结剂。粘结剂可以为聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚乙烯醇类水性胶黏剂、乙烯乙酸酯类水性胶黏剂、丙烯酸类水性胶黏剂、聚氨酯类水性胶黏剂、环氧水性胶黏剂、酚醛水性胶黏剂、有机硅类水性胶黏剂、橡胶类水性胶黏剂中的一种或多种。本专利技术中的实施例是选用聚偏二氟乙烯，聚偏二氟乙烯是一种高度非反应性热塑性含氟聚合物，具有抗老化、耐化学药品、耐气候、耐紫外光辐射等性能。
[0024]金属导电层的材质为铜、铝、铜合金、铝合金或铜铝合金。即本专利技术中的集流体基层加金属导电层部分可以为铜箔、铝箔、铜铝合金箔、复合铜集流体基体、复合铝集流体基体或掺杂了其他金属元素的铜集流体基体、掺杂了其他金属元素的铝集流体基体。
[0025]本专利技术中，阻燃纳米涂碳集流体中阻燃纳米涂碳层的剥本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种阻燃纳米涂碳集流体，其特征在于：包括两个阻燃纳米涂碳层、位于阻燃纳米涂碳层之间的两个金属导电层，以及位于金属导电层之间的集流体基层。2.根据权利要求1所述的一种阻燃纳米涂碳集流体，其特征在于：所述阻燃纳米涂碳层的材质包括导电碳材料、阻燃纳米材料、粘结剂，且导电碳材料、阻燃纳米材料、粘结剂的配比为1:0.5
‑
1:0.1
‑
0.2。3.根据权利要求2所述的一种阻燃纳米涂碳集流体，其特征在于：所述导电碳材料为导电炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维中的一种或多种；所述阻燃纳米材料为勃姆石、石墨烯、层状双氢氧化物、层状纳米磷酸锆、蒙脱土中的一种或多种；所述粘结剂为聚偏二氟乙烯水性胶黏剂、聚乙烯醇类水性胶黏剂、乙烯乙酸酯类水性胶黏剂、丙烯酸类水性胶黏剂、聚氨酯类水性胶黏剂、环氧水性胶黏剂、酚醛水性胶黏剂、有机硅类水性胶黏剂、橡胶类水性胶黏剂中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种阻燃纳米涂碳集流体，其特征在于：所述金属导电层的材质为铜、铝、铜合金、铝合金或铜铝合金。5.根据权利要求1所述的阻燃纳米涂碳集流体，其特征在于，所述阻燃纳米涂碳集流体具有以下性能中的至少一种：（1）阻燃...
【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：江阴纳力新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。