一种表面多孔集流体及其制备方法技术

本发明专利技术涉及非水性二次电池技术领域，具体涉及一种表面多孔集流体及其制备方法，该表面多孔集流体包括集流体基层和位于集流体基层至少一个表面的多孔涂层，表面多孔集流体的表面孔数量>5个/

【技术实现步骤摘要】
一种表面多孔集流体及其制备方法


[0001]本专利技术涉及非水性二次电池
，具体涉及一种表面多孔集流体及其制备方法。

技术介绍

[0002]在现代社会中，非水性二次电池广泛应用在各种电子用品和代步工具中，主要有铅酸电池、镉镍电池、氢镍电池和锂离子电池，与一次电池的区别在于，二次电池可以多次反复使用，因此二次电池又称为可充电电池或蓄电池。
[0003]在非水性二次电池的正极和负极中，需要加入活性物质参加成流反应，同时为了提升电池的倍率性能和活性物质对极片的粘接性能，通常在集流体的表面涂上导电材料形成导电层，目前导电层的制造工艺通常是用廉价的水作为溶剂。如专利申请“一种惰性锂粉复合浆料及制备方法、补锂负极片及制备方法、锂离子电池”(申请号：CN202211296316.0)中，公开了一种将负极活性材料与导电剂、极片粘结剂和极片溶剂混合后涂覆在负极集流体上的方法，其中所述负极活性材料选自人造石墨、天然石墨、硬碳、硅碳、硅氧和钛酸锂中的至少一种，所述导电剂选自导电碳黑、碳纤维、乙炔黑、石墨烯和碳纳米管中的至少一种，所述极片粘结剂选自含氟树脂、纤维型粘结剂、橡胶型粘结剂和聚酰亚胺型粘结剂中的至少一种，所述极片溶剂为水。
[0004]现有技术中用水分散导电剂和粘结剂，由于溶剂水的沸点较高，涂覆在集流体的表面后蒸发速率低，导致形成的导电层表面致密，从而当活性物质再涂覆至导电层表面时两者之间接触面积小，使得活性物质与集流体之间的界面电阻偏大，电池的性能就越差。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供了一种表面多孔集流体及其制备方法，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表面多孔集流体，包括：集流体基层和位于集流体基层至少一个表面的多孔涂层，表面多孔集流体的表面孔数量>5个/
㎡
。
[0007]进一步地，多孔涂层的厚度为0.05
‑
5微米，集流体基层的厚度为2
‑
18微米，表面多孔集流体的总厚度为3
‑
20微米。
[0008]本专利技术的另一目的在于还提供了一种上述表面多孔集流体的制备方法，方法包括：1)配制多孔涂层浆料：首先在水中加入导电材料进行搅拌，然后加入低沸点溶剂进行搅拌，最后加入粘结剂进行搅拌，2)涂覆多孔涂层浆料：首先将步骤1)得到的多孔涂层浆料通过涂布系统涂布在集流体基层的至少一个表面，然后进行烘干收卷得到表面多孔集流体。
[0009]可选地，低沸点溶剂的沸点为75
‑
90℃，包括异丙醇。
[0010]可选地，导电材料与粘结剂的质量比为1:0.5
‑
1。
[0011]可选地，水与低沸点溶剂的质量比为1:0.007
‑
0.3。
[0012]可选地，导电材料包括碳纳米纤维、碳纳米管、碳黑、石墨烯、石墨粉和导电炭黑中
的一种或几种。
[0013]可选地，粘结剂包括丙烯酸水性胶黏剂、聚乙烯醇水性胶黏剂、乙烯乙酸酯水性胶黏剂、聚偏氟乙烯水性胶黏剂、环氧水性胶黏剂、酚醛水性胶黏剂、有机硅水性胶黏剂、橡胶水性胶黏剂和聚氨酯水性胶黏剂中的一种或几种。
[0014]可选地，集流体基层包括：铜箔、铝箔、铜铝合金箔、复合铜基集流体或复合铝基集流体。
[0015]可选地，烘干方式为多段式，且第一段烘干温度最高。
[0016]可选地，多孔涂层浆料的固含量为5
‑
25％。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的表面多孔集流体具有以下优点：
[0018]该表面多孔集流体，包括集流体基层和位于集流体基层至少一个表面的多孔涂层，表面多孔集流体的表面孔数量>5个/
㎡
，通过在导电材料和粘接剂中加入一定比例的低沸点溶剂和水混合成的溶剂，尤其在加入异丙醇和水时，由于异丙醇与水之间可以产生共沸，再经烘箱烘烤时，异丙醇与水的混合溶剂可以快速挥发，同时使得多孔涂层的表面形成孔细，这样可以增大多孔涂层的表面积，提升活性材料与多孔涂层的粘接面积，有效降低了活性物质与表面致密集流体接触时的界面电阻，从而极大的改善了应用于二次电池时的倍率性能以及充放电性能。
附图说明
[0019]图1为本专利技术一实施例的表面多孔集流体结构示意图。
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]该表面多孔集流体，包括：集流体基层和位于集流体基层至少一个表面的多孔涂层，表面多孔集流体的表面孔数量>5个/
㎡
。且得到的表面多孔集流体的穿刺强度≥55gf，横向拉伸强度≥154MPa，纵向拉伸强度≥162MPa，横向延伸率≥2％，纵向延伸率TD≥1％，多孔涂层的剥离力＞10N/m。
[0022]上述表面多孔集流体的制备方法包括：1)配制多孔涂层浆料：首先在水中加入导电材料进行搅拌，然后加入低沸点溶剂进行搅拌，最后加入粘结剂材料进行搅拌，2)涂覆多孔涂层浆料：首先将步骤1)得到的多孔涂层浆料通过涂布系统涂布在集流体基层的至少一个表面，然后进行烘干收卷得到表面多孔集流体。同时，烘干方式可采用多段式烘干箱进行烘干，先使用高温促进孔的形成，再使用低温完成烘干。
[0023]通过控制制备方法中原材料的种类和比例等，即可制备得到表面多孔集流体，制备过程参照下述实施例1
‑
4。
[0024]实施例1
[0025]量取40kg水，5kg碳黑作为导电材料，16kg1，1，1
‑
三氯乙烷(沸点74.0℃)作为低沸点溶剂，2kg丙烯酸水性胶黏剂作为粘接剂，13微米厚复合铜集流体作为集流体基层，其中，水与低沸点溶剂的质量比为1:0.4，导电材料与粘接剂的质量比为1:0.4。
[0026]表面多孔集流体的制备：
[0027]1)配制多孔涂层浆料，首先在40kg水中加入10kg碳黑进行搅拌90分钟，然后加入
16kg1，1，1
‑
三氯乙烷进行搅拌100分钟，最后加入4kg丙烯酸水性胶黏剂进行搅拌50分钟；
[0028]2)涂覆多孔涂层浆料，首先将步骤1)得到的多孔涂层浆料通过涂布系统以100m/分钟的速度、50牛/m的放卷张力涂布在13微米厚复合铜集流体的两个表面，然后在三段式烘箱中依次采用70℃、55℃、40℃进行烘干收卷得到表面多孔集流体。
[0029]该实施例1中，表面多孔集流体的表面孔数量为6个/
㎡
，配制的多孔涂层浆料的固含量约为11.1％，得到的表面多孔集流体的总厚度为15微米，多孔涂层的单层厚度为1微米。
[0030]实施例2
[0031]量取40kg水，8kg石墨粉作为导电材料，6kg异丙醇(沸点82.45℃)作为低沸点溶剂，6kg聚乙烯醇水性胶黏剂作为粘接剂，13微米厚复合铜集流体作为集流体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表面多孔集流体，其特征在于，包括：集流体基层和位于所述集流体基层至少一个表面的多孔涂层，所述表面多孔集流体的表面孔数量>5个/
㎡
。2.如权利要求1所述的表面多孔集流体，其特征在于，所述多孔涂层的厚度为0.05
‑
5微米，所述集流体基层的厚度为2
‑
18微米，所述表面多孔集流体的总厚度为3
‑
20微米。3.如权利要求1
‑
2中任一项所述表面多孔集流体的制备方法，其特征在于，所述方法包括：1)配制多孔涂层浆料：首先在水中加入导电材料进行搅拌，然后加入低沸点溶剂进行搅拌，最后加入粘结剂进行搅拌；2)涂覆多孔涂层浆料：首先将步骤1)得到的所述多孔涂层浆料通过涂布系统涂布在所述集流体基层的至少一个表面，然后进行烘干收卷得到表面多孔集流体。4.如权利要求3所述的表面多孔集流体的制备方法，其特征在于，所述低沸点溶剂的沸点为75
‑
90℃，包括异丙醇。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成豪，李正林，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：