一种集流体用浆料及其涂碳铝箔集流体的制备方法技术

本发明专利技术涉及锂电池涂碳集流体技术领域，具体为一种集流体用浆料及其涂碳铝箔集流体的制备方法。本发明专利技术使用纯水、粘结剂，搅拌均匀，得到均相溶液；在均相溶液中添加碳粉，分散，得到预混浆料；在预混浆料中添加交联剂，继续搅拌，得到混合浆料；取纯水与改性低熔点玻璃粉，砂磨，得到玻璃粉溶液；将玻璃粉溶液加至混合浆料中，分散、砂磨，得到水性浆料；将水性浆料涂布在铝箔表面，烘烤，得到涂碳铝箔集流体。本发明专利技术通过添加D50≤2um的低熔点玻璃粉材料使涂碳层能够在电池温度异常升高至特定温度时进行电学性能的转变，从而达到极片与活性材料间绝缘，从而保证电池使用的安全性能。从而保证电池使用的安全性能。

【技术实现步骤摘要】
一种集流体用浆料及其涂碳铝箔集流体的制备方法


[0001]本专利技术涉及锂电池涂碳集流体
，具体为一种集流体用浆料及其涂碳铝箔集流体的制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于能量密度高，被广泛应用于汽车和手机等许多领域。锂电池的组成主要包括正负极活性材料、电解液、隔膜、正负极集流体。目前，铝箔、铜箔、复合铝箔、复合铜箔以及表面进行涂碳改善的涂碳铝箔、涂碳铜箔、复合涂碳铝箔、复合涂碳铜箔是用来传输电子的主要材料。但传统的铝箔或铜箔集流体存在界面电阻偏大的问题，而涂碳集流体可以改善界面电阻并对电池的充放电进行改善。电池在超过正常使用范围时可能会出现短路温度升高等现象，现有的涂碳层会影响锂电池在使用过程中的安全性能。
[0003]为了解决上述问题，提高电池使用性能以及安全性能，本专利技术提供了一种集流体用浆料及其涂碳铝箔集流体的制备方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种集流体用浆料及其涂碳铝箔集流体的制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种集流体用浆料，所述集流体用浆料由以下原料组成，按照重量计：70
‑
90份纯水、20
‑
30份粘结剂、4
‑
8份碳粉、0.05
‑
1份交联剂、0.5
‑
3份低熔点玻璃粉。
[0007]较为优化地，所述粘结剂为丙烯酸类粘结剂、聚丙烯酸酯类粘结剂、丁苯乳液粘结剂、聚氨酯粘结剂、聚乙烯醇粘结剂、聚醋酸乙烯酯粘结剂中的任意一种或多种。
[0008]较为优化地，所述碳粉为乙炔黑、天然石墨、人工石墨、碳纳米管中的任意一种或多种。
[0009]较为优化地，所述交联剂为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化锂中的任意一种或多种。
[0010]一种涂碳铝箔集流体的制备方法，包括以下步骤：
[0011]步骤一：取纯水、粘结剂，搅拌均匀，得到均相溶液；在均相溶液中添加碳粉，分散，得到预混浆料；在预混浆料中添加交联剂，继续搅拌，得到混合浆料；
[0012]步骤二：取纯水与低熔点玻璃粉，砂磨，得到玻璃粉溶液；
[0013]步骤三：将玻璃粉溶液加至混合浆料中，分散、砂磨，得到集流体用浆料；将集流体用浆料涂布在铝箔表面，烘烤，得到涂碳铝箔集流体。
[0014]较为优化地，步骤二中，砂磨次数为1
‑
7次；砂磨后，低熔点玻璃粉的粒径分布至D50≤2um。
[0015]较为优化地，步骤一中，分散时间为0.5
‑
1h，分散速度为500
‑
3000rpm。
[0016]较为优化地，所述低熔点玻璃粉的制备方法为：取三氧化二铋、氧化硼、五氧化二磷、二氧化硅、二氧化钛，干燥2
‑
3h，混合均匀；在900
‑
920℃下烧结20
‑
30min，水淬、清洗，以
500
‑
600rpm的转速研磨1
‑
2h，过筛、干燥，得到低熔点玻璃粉。
[0017]较为优化地，所述低熔点玻璃粉表面经过改性，改性方法为：取去离子水，加入乙酸，搅拌均匀，加入壳聚糖，继续搅拌20
‑
30min，得到壳聚糖溶液；取正硅酸乙酯、乙醇、壳聚糖溶液，超声振荡50
‑
70min，静置4
‑
6h，得到混合溶胶；取混合溶胶、低熔点玻璃粉，混合均匀，干燥，得到改性低熔点玻璃粉。
[0018]较为优化地，所述涂布方式为凹版涂布、狭缝涂布中的任意一种。
[0019]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
[0020](1)本专利技术的目的在于提高电池使用性能的基础上提高电池的安全性能，电池在超过正常使用范围时可能会出现短路温度升高等现象，现有的涂碳层不能在这些情况下起到安全性能；影响到锂电池在使用过程中的安全性能。本专利技术通过添加低熔点玻璃粉，并将玻璃粉的粒径研磨至D50≤2um，将含有小粒径的低熔点玻璃粉分散至涂碳浆料中，然后涂布在集流体表面，经烘烤得到涂碳铝箔集流体。添加D50≤2um的低熔点玻璃粉材料使涂碳层能够在电池温度异常升高至特定温度时进行电学性能的转变，从而达到极片与活性材料间绝缘，防止进一步短路反应；从而保证电池使用的安全性能。该工艺制备出来的涂碳铝箔集流体在高温下可以达到绝缘的效果，保证了锂电池在发生短路时的安全性能。
[0021](2)本专利技术使用三氧化二铋、氧化硼、五氧化二磷、二氧化硅、二氧化钛，通过高温烧结、水淬，制备了一种低熔点玻璃粉。然后本专利技术还使用壳聚糖溶液添加正硅酸乙酯，制备了一种混合溶胶，将混合溶胶与低熔点玻璃粉混合，混合溶胶中带有大量氨基、羟基基团，提高了低熔点玻璃粉的表面张力，改善了低熔点玻璃粉在纯水中的分散性，提高了绝缘效果，保证了锂电池在发生短路时的安全性能。
具体实施方式
[0022]下面将对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]本专利技术中主要材料及其来源：
[0024]碳纳米管：OD：1
‑
2nm，长度：20μm。
[0025]丙烯酸粘结剂：对于该物质购买厂家没有任何特殊的限制，示例性地包括：货号为MA530，厂家为Plexus。
[0026]三氧化二铋：对于该物质购买厂家没有任何特殊的限制，示例性地包括：货号为B802282，厂家为麦克林试剂。
[0027]氧化硼：对于该物质购买厂家没有任何特殊的限制，示例性地包括：货号为B802547，厂家为麦克林试剂。
[0028]五氧化二磷：对于该物质购买厂家没有任何特殊的限制，示例性地包括：货号为P816727，厂家为麦克林试剂。
[0029]二氧化硅：粒径为5μm，对于该物质购买厂家没有任何特殊的限制，示例性地包括：货号为S817558，厂家为麦克林试剂。
[0030]二氧化钛：粒径为2
‑
3um，对于该物质购买厂家没有任何特殊的限制，示例性地包
括：货号T832269，厂家为麦克林试剂。
[0031]正硅酸乙酯：对于该物质购买厂家没有任何特殊的限制，示例性地包括：CAS78
‑
10
‑
4，厂家：金锦乐(湖南)化学有限公司。
[0032]实施例1
[0033]步骤一：混合浆料的制备：
[0034]取50kg纯水和20kg丙烯酸粘结剂，搅拌20min，得到均相溶液；在均相溶液中添加4kg碳纳米管，分散0.7h，分散速度为1000rpm，使碳粉均匀分散，得到预混浆料；添加0.05kg氢氧化钠，继续搅拌，对预混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集流体用浆料，其特征在于：所述集流体用浆料由以下原料组成，按照重量计：70
‑
90份纯水、20
‑
30份粘结剂、4
‑
8份碳粉、0.05
‑
1份交联剂、0.5
‑
3份低熔点玻璃粉。2.根据权利要求1所述的一种集流体用浆料，其特征在于：所述粘结剂为丙烯酸类粘结剂、聚丙烯酸酯类粘结剂、丁苯乳液粘结剂、聚氨酯粘结剂、聚乙烯醇粘结剂、聚醋酸乙烯酯粘结剂中的任意一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种集流体用浆料，其特征在于：所述碳粉为乙炔黑、天然石墨、人工石墨、碳纳米管中的任意一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种集流体用浆料，其特征在于：所述交联剂为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化锂中的任意一种或多种。5.一种涂碳铝箔集流体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：取纯水、粘结剂，搅拌均匀，得到均相溶液；在均相溶液中添加碳粉，分散，得到预混浆料；在预混浆料中添加交联剂，继续搅拌，得到混合浆料；步骤二：取纯水与低熔点玻璃粉，砂磨，得到玻璃粉溶液；步骤三：将玻璃粉溶液加至混合浆料中，分散、砂磨，得到集流体用浆料；将集流体用浆料涂布在铝箔表面，烘烤，得到涂碳铝箔集流体。6.根据权利要求5所述的一种涂碳铝箔集流体的制备方法，其特征在于：步骤二中，砂磨次数为1
‑
7次；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇航，唐皞，杨开福，李亲燕，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：