一种富锂集流体、其制备方法及电池技术

本发明专利技术涉及一种富锂集流体、其制备方法及电池，该富锂集流体包括含铝或含铜集流体底层、位于所述集流体底层至少一个表面的富锂层，和位于所述富锂层表面的活性层，其固化后的富锂层能够吸收二次电池产生的电解液，再在富锂层上涂覆活性层，形成的富锂集流体作为电极应用于二次电池中具有稳定结构，同时在二次电池化成的时候，能够有效提升锂离子的传输和电极反应的进行，进而极大的改善电池的首效和循环性能。循环性能。循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种富锂集流体、其制备方法及电池


[0001]本专利技术涉及非水性二次电池
，具体涉及一种富锂集流体、其制备方法及电池。

技术介绍

[0002]在非水性二次电池中使用的集流体，由于要求具备导电性、柔软性和稳定性，正极基材用含铝材质、及负极基材用含铜材质为最被广泛应用的方式。
[0003]另外为提升导电性，还需在基材上涂覆导电炭黑和导电石墨等材料，进而应用在二次电池中。
[0004]但是导电炭黑和导电石墨等材料不具备补锂能力，在电池化成的时候，即对制备完成的二次电池进行第一次小电流的充电时，无法在集流体表面形成钝化层，从而电池的首效无法提高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种富锂集流体、其制备方法及电池，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富锂集流体，包括含铝或含铜集流体底层、位于集流体底层至少一个表面的富锂层，和位于富锂层表面的活性层。
[0007]可选地，富锂层包括富锂材料、导电材料和涂层添加剂。
[0008]优选地，富锂材料为羧甲基纤维素酸锂(CMC
‑
Li)。
[0009]可选地，导电材料包括导电碳黑、人造石墨、导电石墨、碳纳米管、石墨烯、气相生长炭纤维中的一种或几种。
[0010]可选地，涂层添加剂包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、聚苯撑、聚苯撑乙烯和聚双炔中的至少一种，或其与聚乙烯醇、聚四氟乙烯、环氧树脂中的至少一种的组合。
[0011]可选地，活性层包括活性物质，集流体底层为正极集流体，活性物质包括钴酸锂、锰酸锂或磷酸铁锂，或集流体底层为负极集流体，活性物质包括石墨、软碳、硬碳、钛酸锂或磷酸铁。
[0012]进一步地，本专利技术还公开了一种富锂集流体的制备方法，包括如下步骤：步骤a，将富锂材料、导电材料和涂层添加剂分批加入溶剂中分散均匀，得到富锂浆料，步骤b，选取集流体底层，将步骤a得到的富锂涂炭浆料涂覆在集流体的至少一个表面并固化形成富锂层，步骤c，将活性物质分批次加入溶剂中分散均匀，得到活性浆料，步骤d，将步骤c得到的活性浆料涂覆在富锂层的表面并固化形成活性层，得到富锂集流体。
[0013]可选地，导电材料、富锂材料、涂层添加剂的重量比为1:0.1
‑
0.5:0.3
‑
0.9。
[0014]可选地，集流体底层、富锂层、活性层的厚度比例为4
‑
18:1
‑
10:1
‑
15。
[0015]进一步地，本专利技术还公开了一种电池，包括上述富锂集流体。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的富锂集流体具有以下优点：
通过在集流体底层上涂覆富锂层，其固化后的富锂层能够吸收二次电池产生的电解液，再在富锂层上涂覆活性层，形成的富锂集流体作为电极应用于二次电池中具有稳定结构，同时在二次电池化成的时候，能够有效提升锂离子的传输和电极反应的进行，进而极大的改善电池的首效和循环性能。
附图说明
[0017]图1为本专利技术一实施例的富锂集流体结构示意图。
[0018]其中，1、集流体底层，2、富锂层，3、活性层。
具体实施方式
[0019]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。
[0020]一种富锂集流体，包括含铝或含铜集流体底层1、位于集流体底层1至少一个表面的富锂层2，和位于富锂层2表面的活性层3。
[0021]在本方案实施例中，通过在集流体底层1上涂覆富锂层2，其固化后的富锂层2能够吸收二次电池产生的电解液，再在富锂层2上涂覆活性层3，形成的富锂集流体作为电极应用于二次电池中具有稳定结构，同时在二次电池化成的时候，能够有效提升锂离子的传输和电极反应的进行，进而极大的改善电池的首效和循环性能。
[0022]通过以下步骤可制得上述富锂集流体，步骤a，将富锂材料、导电材料和涂层添加剂分批加入溶剂中分散均匀，得到富锂浆料，步骤b，选取集流体底层1，将步骤a得到的富锂涂炭浆料涂覆在集流体的至少一个表面并固化形成富锂层2，步骤c，将活性物质分批次加入溶剂中分散均匀，得到活性浆料，步骤d，将步骤c得到的活性浆料涂覆在富锂层2的表面并固化形成活性层3，得到富锂集流体。
[0023]具体的，根据选取的不同集流体底层1的材料和厚度，以及不同富锂浆料的材料和富锂层2厚度，可以制备适用于多种二次电池场景下使用的富锂集流体，制备正极富锂集流体如以下实施例1
‑
5所示。
[0024]实施例1选取材料：7微米厚的铜箔作为集流体底层1、5kg导电石墨、0.25kg羧甲基纤维素酸纳(CMC
‑
Na)作为富锂材料、0.02kg聚苯胺、0.03kg聚四氟乙烯、50kg水作为配置富锂浆料的溶剂、2kg钴酸锂作为活性物质、10kg聚乙烯醇作为配置活性浆料的溶剂。
[0025]步骤a，将0.25kgCMC
‑
Na、5kg导电石墨、0.02kg聚苯胺和0.03kg聚四氟乙烯，分四次加入50kg水中分散100分钟，得到55.3kg含CMC
‑
Na的富锂浆料；步骤b，将含CMC
‑
Na的富锂浆料涂覆在7微米厚的铜箔的两个表面并用50℃烘干1小时形成CMC
‑
Na富锂层2；步骤c，将2kg钴酸锂分批次加入10kg聚乙烯醇中分散50分钟，得到12kg活性浆料；步骤d，将步骤c得到的活性浆料涂覆在CMC
‑
Na富锂层2的表面并用40℃烘干0.6小时形成活性层3，得到CMC
‑
Na富锂集流体。
[0026]该实施例中，导电材料、CMC
‑
Na富锂材料、涂层添加剂的重量比为1:0.05:0.01，制备所得集流体底层1厚度为7微米、CMC
‑
Na富锂层2厚度为2微米、活性层3的厚度为1微米，得到富锂集流体记为正极片S1。
[0027]实施例2该实施例2与实施例1的区别在于将富锂材料由羧甲基纤维素酸钠(CMC
‑
Na)替换为羧甲基纤维素酸锂(CMC
‑
Li，选取材料：7微米厚的铜箔作为集流体底层1、5kg导电石墨、0.25kg羧甲基纤维素酸锂(CMC
‑
Li)作为富锂材料、0.02kg聚苯胺、0.03kg聚四氟乙烯、50kg水作为配置富锂浆料的溶剂、2kg钴酸锂作为活性物质、10kg聚乙烯醇作为配置活性浆料的溶剂。
[0028]步骤a，将0.25kgCMC
‑
Li、5kg导电石墨、0.02kg聚苯胺和0.03kg聚四氟乙烯，分批加入50kg水中分散100分钟，得到55.3kg含CMC
‑
Li的富锂浆料；步骤b，将含CMC
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Li的富锂浆料涂覆在7微米厚的铜箔的两个表面并用50℃烘干1小时形成CMC
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种富锂集流体，其特征在于，包括含铝或含铜集流体底层、位于所述集流体底层至少一个表面的富锂层，和位于所述富锂层表面的活性层。2.根据权利要求1所述的富锂集流体，其特征在于，所述富锂层包括富锂材料、导电材料和涂层添加剂。3.根据权利要求2所述的富锂集流体，其特征在于，所述富锂材料为羧甲基纤维素酸锂(CMC
‑
Li)。4.根据权利要求2所述的富锂集流体，其特征在于，所述导电材料包括导电碳黑、人造石墨、导电石墨、碳纳米管、石墨烯、气相生长炭纤维中的一种或几种。5.根据权利要求2所述的富锂集流体，其特征在于，所述涂层添加剂包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、聚苯撑、聚苯撑乙烯和聚双炔中的至少一种，或其与聚乙烯醇、聚四氟乙烯、环氧树脂中的至少一种的组合。6.根据权利要求1所述的富锂集流体，其特征在于，所述活性层包括活性物质；所述集流体底层为正极集流体，所述活性物质包括钴酸锂、锰酸锂或磷酸铁锂；或所述集流体底层为负极集流体，所述活性物质包括石墨、软碳、硬碳、钛酸锂...

【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：