一种锂电池集流体用镀铜聚丙烯薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种锂电池集流体用镀铜聚丙烯薄膜及其制备方法。通过将烯醇、聚丙烯和引发剂混合，加热至熔融状态反应得到中间体I，进一步地，以二甲基甲酰胺为溶剂，加入无水碳酸钠和4

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池集流体用镀铜聚丙烯薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种锂电池集流体用镀铜聚丙烯薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着市场对锂电池性能的要求越来越高，锂电池的能量密度和安全性能一直是人们努力提升的技术方向。大多数情况下，锂电池的能量密度和锂电池的安全性能是一对矛盾体，提高锂电池的能量密度经常以牺牲电池的安全性能为代价。复合铜箔是新型锂电池负极集流体材料，相比传统电解铜箔，具有低成本、高安全和高能量密度的优势。(1)低成本：复合铜箔对铜材价格敏感度更低，原材料成本占比约40％
‑
50％，明显低于传统电解铜箔的78％，我们按照当前铜价估算，量产后复合铜箔单位生产成本约为3.1元/m2左右，而且随着设备环节的技术进步，成本仍有较大下降空间；(2)更安全：复合铜箔具有“绝缘基材+轻薄导电层”结构，在电池内短路时，可通过熔断、绝缘材料提供较大电阻在短时间内切断或降低短路电流，有效防止电池热失控；(3)高能量密度：高分子有机材料密度更低，可大幅降低复合集流体重量，并提升电池的重量能量密度。
[0003]申请号为201910642542.1的中国专利公开了一种多层结构锂电池集流体及其制备方法以及锂电池，包括高分子薄膜、覆盖在高分子薄膜上表面的第一结合力增强层、覆盖在高分子薄膜下表面的第二结合力增强层、覆盖在第一结合力增强层表面的第三材料层和覆盖在第二结合力增强层表面的第四材料层、覆盖在第三材料层表面的第五材料层和覆盖在第四材料层表面的第六材料层、覆盖在第五材料层表面的第七材料层和覆盖在第六材料层表面的第八材料层，第三材料层和第四材料层为具有导电功能的材料层，第五材料层和第六材料层包含最少一种聚合物基材，第七材料层和第八材料层为具有导电功能的材料层，能使锂电池的能量密度提升并使得锂电池的安全性能得到改善。
[0004]申请号为201611033528.4的中国专利公开了一种用于锂电池的柔性集流体及其制备方法，该柔性集流体包括依次紧密结合的柔性基底层、金属导电镀层和导电抗氧化层；柔性基底层为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷和聚酰亚胺中的一种，柔性基底层的厚度为1～20μm；金属导电镀层为Cu、Al、Ni、Au和Ag中的一种，金属导电镀层的厚度为0.1～5μm；导电抗氧化层包括导电石墨、石墨烯、碳纳米管和碳纳米纤维中的至少一种，导电抗氧化层的厚度大于0且小于1μm。得到的柔性集流体机械可加工性强，具有较强的热稳定性和抗氧化能量，其整体的质量密度小。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种锂电池集流体用镀铜聚丙烯薄膜及其制备方法，将烯醇、聚丙烯和引发剂混合，加热至熔融状态反应得到中间体I，进一步地，以二甲基甲酰胺为溶剂，加入无水碳酸钠和4
‑
硝基邻苯二甲腈，在惰性气氛下加热反应得到改性聚丙烯，制备得到的镀铜聚丙烯薄膜在具有良好机械性能的条件下能够有效的防止电池过
度燃烧，有效的降低锂电池热失控带来的起火。
[0006]本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：
[0007]一种锂电池集流体用镀铜聚丙烯薄膜，包括支撑层、覆盖在支撑层上表面的结合层及覆盖在结合层上表面的金属层；
[0008]所述支撑层为聚丙烯；所述结合层为改性聚丙烯；所述金属层为Cu金属层；
[0009]所述改性聚丙烯的制备方法为：
[0010]S1、将烯醇、聚丙烯和引发剂混合，加热至熔融状态发生接枝共聚反应，反应2
‑
4h，优选为3h，后得到中间体I，反应过程为：
[0011][0012]S2、以二甲基甲酰胺为溶剂，加入中间体I、无水碳酸钠和4
‑
硝基邻苯二甲腈，在惰性气氛下，加热至180
‑
200℃反应18
‑
22h，优选为185℃，20h，反应结束后，减压回流得到改性聚丙烯，反应过程为：
[0013][0014]式中：R为1
‑
4个碳的烃基，优选为2个碳的烃基。
[0015]进一步地，所述引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化十二酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、氢过氧化异丙苯、氢过氧化特丁基、氢过氧化对孟烷中的任意一种，优选为过氧化苯甲酰。
[0016]进一步地，所述惰性气氛为氮气或氩气，优选为氮气气氛。
[0017]进一步地，一种锂电池集流体用镀铜聚丙烯薄膜的制备方法，制备过程为：将支撑层表面清洁干净后，在其表面进行电晕处理，在支撑层表面复合结合层；然后通过磁控溅
射、电镀的方式在支撑层表面镀上金属层。
[0018]进一步地，对支撑层表面进行清洁的方式为：先用丙酮喷淋清洗10
‑
15min，优选为12min，再用酒精在超声水浴中清洗8
‑
12min，优选为10min。
[0019]本专利技术具有如下有益效果：
[0020]本专利技术制备的改性聚丙烯，一方面在聚丙烯中引入了苯基，使改性聚丙烯的结构具有较为良好的热稳定性；另一方面，由于苯环作为刚性基团，其化学键在空间上难以旋转，使得合成的聚合物具有良好的稳定性，增强了合成薄膜的机械性能，且在制备改性聚丙烯过程中，当烯醇选用3
‑
丁烯
‑1‑
醇时，制备的薄膜的各方面性能最佳。制备得到的镀铜聚丙烯薄膜在局部发生短路时，能够快速切断失效电路，有效防止电池过度燃烧，有效降低锂电池热失控带来的起火、爆炸风险。另外在对结合层表面沉积铜金属层时，在进行测控溅射过程中，改性聚丙烯中含有的腈基与铜元素之间形成配位作用，能够进一步增强结合层和金属层之间的结合作用，保证膜层之间的结合力。
具体实施方式
[0021]下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0022]本专利技术所用聚丙烯购买自北欧化工、新加坡TPC；正极材料购买自北京当升材料科技股份有限公司，NCM523；负极材料购买自深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司。
[0023]实施例1
[0024]一种锂电池集流体用镀铜聚丙烯薄膜，包括支撑层、覆盖在支撑层上表面的结合层及覆盖在结合层上表面的金属层。
[0025]其中，支撑层为聚丙烯；结合层为改性聚丙烯；金属层为Cu金属层；
[0026]其中，改性聚丙烯的制备方法为：
[0027]S1、将75重量份丙烯醇、90重量份聚丙烯和3重量份偶氮二异丁腈混合，加热至熔融状态发生接枝共聚反应，反应2h后得到中间体I，反应过程为：
[0028][0029]在此过程中，引发剂过氧化苯甲酰分解产生自由基，聚丙烯叔碳上的氢被自由基夺取生成聚丙烯大分子自由基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池集流体用镀铜聚丙烯薄膜，其特征在于，包括支撑层、覆盖在支撑层上表面的结合层及覆盖在结合层上表面的金属层；所述支撑层为聚丙烯；所述结合层为改性聚丙烯；所述金属层为Cu金属层；所述改性聚丙烯的结构式为：式中，R为1
‑
4个碳的烃基。2.根据权利要求1所述的一种锂电池集流体用镀铜聚丙烯薄膜，其特征在于，所述改性聚丙烯的制备方法为：S1、将烯醇、聚丙烯和引发剂混合，加热至熔融状态发生接枝共聚反应，反应2
‑
4h后得到中间体I，反应过程为：S2、以二甲基甲酰胺为溶剂，加入中间体I、无水碳酸钠和4
‑
硝基邻苯二甲腈，在惰性气氛下，加热至180
‑
200℃反应18
‑
22h，反应结束后，减压回流得到改性聚丙烯，反应过程为：
式中：R为1
‑
4个碳的烃基。3.根据权利要求1所述的一种锂电池集流体用镀铜聚丙烯薄膜，其特征在于，所述支撑层厚度为3
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆为民，丁邦建，陈益鹏，孙桂成，李志坚，范顺印，
申请(专利权)人：浙江南洋华诚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：