吸液保液纳米涂炭集流体及制备方法、极片和电池技术

本发明专利技术公开了一种吸液保液纳米涂炭集流体及制备方法、极片和二次电池，制备方法具体包括：（1）选取集流体基材，备用；（2）制备吸液保液纳米涂炭材料，备用；（3）将吸液保液纳米涂炭材料涂覆于集流体基材的上下两个表面上，烘干；其中，吸液保液纳米涂炭材料包括导电碳材料和吸液保液纳米材料，其中所述吸液保液纳米材料中包括纳米多孔材料，导电碳材料与吸液保液纳米材料的质量比为1:0.6

【技术实现步骤摘要】
吸液保液纳米涂炭集流体及制备方法、极片和电池


[0001]本专利技术属于集流体
，具体涉及一种吸液保液纳米涂炭集流体及制备方法、极片和电池。

技术介绍

[0002]目前在非水性二次电池的制造过程中，在集流体制备时，通常会在集流体的表面涂覆一层导电材料，然后将活性物质涂覆于导电材料的表面，制备得到极片，这一操作可以增加集流体对活性物质的粘附力，防止活性物质脱落，还可以提升集流体对活性物质中电流的收集和传输能力，并进一步提高二次电池的倍率性能。
[0003]在集流体表面涂覆的导电材料可以是涂炭层，因为碳材料能够均匀细致地包覆于集流体表面，降低活性物质与集流体之间的接触电阻，并增加集流体与活性物质之间的粘附力，并且碳材料自身的稳定性强，用于二次电池中可提高二次电池的循环使用寿命。但是目前的涂炭层常用的材料为导电炭黑，而导电炭黑的吸液保液能力有限，不能有效促进电解液对极片的浸润，极片的充放电效率较低，从而导致二次电池的性能无法充分发挥。
[0004]因此需要设计一种具有吸液保液能力的涂炭集流体，以提高极片和二次电池的使用性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种吸液保液纳米涂炭集流体及制备方法、极片和二次电池，以解决上述
技术介绍
中提到的技术问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术公开了一种吸液保液纳米涂炭集流体的制备方法，包括如下步骤：（1）选取集流体基材，备用；（2）制备吸液保液纳米涂炭材料，备用；（3）将吸液保液纳米涂炭材料涂覆于集流体基材的上下两个表面上，烘干；其中，吸液保液纳米涂炭材料包括导电碳材料和吸液保液纳米材料，其中所述吸液保液纳米材料中包括纳米多孔材料，所述纳米多孔材料具有开孔结构；所述导电碳材料与吸液保液纳米材料的质量比为1：0.6
‑
1.2。
[0007]进一步的，所述吸液保液纳米材料包括粘结剂和纳米多孔材料，所述粘结剂与纳米多孔材料的质量比为0.5
‑
1:0.1
‑
0.2。
[0008]进一步的，所述纳米多孔材料选自纳米氧化铝、纳米硫酸钡、纳米碳酸钙和纳米多孔二氧化硅中的一种或几种。
[0009]进一步的，所述粘结剂选自聚乙烯醇胶黏剂、乙烯乙酸乙烯酯胶黏剂、丙烯酸胶黏剂、聚氨酯胶黏剂、环氧胶黏剂、有机硅胶黏剂、酚醛胶黏剂、橡胶胶黏剂和聚偏氟乙烯胶黏剂中的一种或几种。
[0010]进一步的，所述纳米多孔材料的粒径为30
‑
80nm，比表面积为150
‑
350m2/g，孔隙率
为20
‑
60%。
[0011]进一步的，所述导电碳材料选自碳纳米管、石墨烯、导电炭黑和导电炭纤维中的一种或几种。
[0012]本专利技术同时要求保护一种采用上述制备方法得到的吸液保液纳米涂炭集流体。
[0013]进一步的，所述吸液保液纳米涂炭集流体的厚度为4
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25微米，所述集流体基材的厚度为1
‑
20微米。
[0014]本专利技术同时要求保护一种极片，包括集流体，所述集流体上述的吸液保液纳米涂炭集流体。
[0015]本专利技术同时要求保护一种电池，包括上述的极片。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的吸液保液纳米涂炭集流体及制备方法具有以下优点：1、本专利技术的吸液保液纳米涂炭集流体在集流体基材的表面涂覆了包含有纳米多孔材料和导电碳材料的吸液保液纳米涂炭材料，可以有效提高由该集流体制备得到的极片对电解液的浸润能力，大大减少浸润所需的时间，可促使二次电池的性能的充分发挥；同时还可提高集流体对活性物质的粘附力，在二次电池工作过程中可避免活性物质的脱落，确保二次电池的综合性能。
[0017]2、本专利技术的吸液保液纳米涂炭集流体的制备方法中，只需将所有的原材料均匀分散于溶剂中得到涂料，然后将涂料涂覆于集流体基材的表面，随后烘干即可，制备方法简单、操作方便。
附图说明
[0018]图1为本专利技术得到的吸液保液纳米涂炭集流体的结构示意图。
[0019]其中，1、集流体基材层；2、吸液保液纳米涂炭材料层。
具体实施方式
[0020]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。
[0021]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]一种吸液保液纳米涂炭集流体的制备方法，包括如下步骤：（1）选取集流体基材，备用；（2）制备吸液保液纳米涂炭材料，备用；（3）将吸液保液纳米涂炭材料涂覆于集流体基材的上下两个表面上，烘干；其中，集流体基材可选择铜箔、铝箔、复合铜集流体或复合铝集流体等，其中复合铜集流体指在高分子薄膜表面镀设金属铜层后形成的具有多层结构的集流体，通常用作电池的负极集流体；复合铝基流体指在高分子薄膜表面镀设金属铝层后形成的具有多层结构的集流体，通常用作电池的正极集流体。在不同的应用场景下，需要用到不同的集流体基材，对于上述的几种集流体基材，都可以通过采用本专利技术的方法，得到具有吸液保液功能的纳米涂炭集流体。
[0023]吸液保液纳米涂炭材料包括导电碳材料和吸液保液纳米材料，且导电碳材料与吸液保液纳米材料的质量比为1：0.6
‑
1.2；在该质量比下，导电碳材料和吸液保液纳米材料这两种组分可以各自发挥其功效，导电碳材料一方面起到增加集流体表面粘附能力的作用，另一方面具有导电作用，可保证集流体的电流收集和传输能力；吸液保液纳米材料可确保由该集流体制成的极片用于二次电池中时能够更快地被电解液浸润，提高极片的充放电效率。
[0024]在本专利技术中，导电碳材料可选择碳纳米管、石墨烯、导电炭黑、导电炭纤维中的一种或几种，这些材料均具有稳定且优异的导电能力，可保证集流体的导电性能。
[0025]吸液保液纳米材料包括粘结剂和纳米多孔材料，粘结剂可确保纳米多孔材料能够牢固地粘附在集流体基材的表面上，粘结剂选自聚乙烯醇胶黏剂、乙烯乙酸乙烯酯胶黏剂、丙烯酸胶黏剂、聚氨酯胶黏剂、环氧胶黏剂、有机硅胶黏剂、酚醛胶黏剂、橡胶胶黏剂和聚偏氟乙烯胶黏剂中的一种或几种。
[0026]纳米多孔材料具有开孔结构，可选自纳米氧化铝、纳米硫酸钡、纳米碳酸钙和纳米多孔二氧化硅中的一种或几种，且纳米多孔材料的粒径为30
‑
80nm，比表面积为150
‑
350m2/g，孔隙率为20
‑
60%；优选的，粒径为30
‑
50nm，比表面积为300
‑
350m2/g，孔隙率为50
‑
60%。
[0027]粘结剂与纳米多孔材料的质量比为0.5
‑
1:0.1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吸液保液纳米涂炭集流体的制备方法，包括如下步骤：（1）选取集流体基材，备用；（2）制备吸液保液纳米涂炭材料，备用；（3）将吸液保液纳米涂炭材料涂覆于集流体基材的上下两个表面上，烘干；其中，吸液保液纳米涂炭材料包括导电碳材料和吸液保液纳米材料，其中所述吸液保液纳米材料中包括纳米多孔材料，所述纳米多孔材料具有开孔结构；所述导电碳材料与吸液保液纳米材料的质量比为1:0.6
‑
1.2。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述吸液保液纳米材料包括粘结剂和纳米多孔材料，所述粘结剂与纳米多孔材料的质量比为0.1
‑
0.2:0.5
‑
1。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述纳米多孔材料选自纳米氧化铝、纳米硫酸钡、纳米碳酸钙和纳米多孔二氧化硅中的一种或几种。4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述粘结剂选自聚乙烯醇胶黏剂、乙烯乙酸乙烯酯胶黏剂、丙烯酸胶黏剂、聚氨酯胶黏剂、环氧胶黏剂、...

【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：