导电材料、导电基材及其复合集流体和应用制造技术

本发明专利技术提供一种导电材料、导电基材及其复合集流体和应用。本发明专利技术的导电材料，包括聚合物和纳米导电材料添加剂，所述纳米导电材料添加剂包括纳米Ag2S前驱体、Ag2Se纳米线以及Ag2Te纳米线。所提供的导电材料提升了导电基材的导电性，将其应用于复合集流体时，可以使得到的复合集流体方阻降低、电池能量体积密度提高。提高。

【技术实现步骤摘要】
导电材料、导电基材及其复合集流体和应用


[0001]本专利技术涉及导电材料
，具体涉及一种导电材料、导电基材及其复合集流体和应用，尤其涉及一种导电材料、导电基材、复合集流体、电极片、电池及用电装置。

技术介绍

[0002]集流体是电池的部件之一，其作用是将电池活性物质产生的电流汇集起来以便形成较大的电流对外输出。目前，基于高分子聚合物膜的复合集流体得到新能源行业的广泛关注和应用。
[0003]常规的复合集流体的制备过程通常包括如下步骤：首先，采用物理气相沉积的方法，例如磁控溅射或者蒸镀，在聚合物膜上沉积一层铜或者铝，进而制备出具备一定导电能力的复合集流体半成品。然后，利用电镀法对复合集流体半成品进一步处理，增厚导电铜或者铝层，从而制备出复合集流体。
[0004]相比传统的铜箔集流体，基于高分子聚合物膜的复合集流体具备成本低、质量轻、内部绝缘性好等特点。这些特点使得复合集流体在电池中应用时能够降低电池的成本，提升电池的能量密度及安全性。
[0005]基于高分子聚合物膜的复合集流体具有树脂层两面复合有铜或者铝金属层的多层结构，随着电池温度的上升，复合集流体的温度也随之上升，当达到树脂层的材料的熔点时，该集流体的树脂层熔融而使极片破损，由此切断电流，从而改善电池的安全问题，但是，上述方式也增大了集流体的方阻。有关复合集流体的技术还需要进一步改进。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于至少在一定程度上解决现有技术的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提供一种导电材料、导电基材、复合集流体、电极片、电池及其用电装置，以解决现有技术中的复合集流体的方阻大、电池能量体积密度低的技术问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0008]在本专利技术的第一方面提供了一种导电材料，包括聚合物和纳米导电材料添加剂，所述纳米导电材料添加剂包括纳米Ag2S前驱体、Ag2Se纳米线和Ag2Te纳米线。通过添加纳米导电材料添加剂可以增加导电基材的表面粗糙度、减小了基材表面与金属层表面的表面能差异，最终增强了金属层与基材之间的粘结强度。而且三者缺一不可，由纳米Ag2S前驱体合成的纳米Ag2S颗粒可与线状的Ag2Se纳米线、Ag2Te纳米线混合后可形成相互连通的立体网络导电结构，有效的提升了导电基材的导电性，降低了方阻，使得到的复合集流体方阻降低、电池能量体积密度提高。当纳米导电材料添加剂中显著增加其中一种含量、缺少另一种的条件下，并不能达到相应的效果。
[0009]根据本专利技术的实施例，以上所述的导电材料还可以进一步包括如下技术特征：
[0010]根据本专利技术的实施例，按照重量份计，所述聚合物为83
‑
99份所述纳米导电材料添加剂为1
‑
17份。纳米导电材料添加剂的含量不宜过高，也不宜过低。纳米导电材料添加剂的
含量过高，会影响导电材料在形成导电基材时的成膜的品质，纳米导电材料添加的含量过低，不能明显解决现有复合集流体的方阻大、电池能量体积密度低的问题。
[0011]根据本专利技术的实施例，所述纳米Ag2S前驱体、所述Ag2Se纳米线、所述Ag2Te纳米线的重量比为(1～7)：(1～7)：(1～4)，优选为(1.5～5)：(1.5～4)：(1.5～4)。根据本专利技术的实施例，纳米Ag2S前驱体、Ag2Se纳米线以及Ag2Te纳米线混合后形成相互连通的立体网络导电结构，有效的提升了基材的导电性。三者在合适的重量配比条件下，所形成的纳米导电材料增加了基材表面粗糙度、减小了基材表面与金属层表面的表面能差异，最终增强了金属层与基材之间的粘结强度。而且能够使得基材兼具良好的塑性和热电性能，不仅可以保证基材拉伸性能的同时有效地降低基材的热收缩率，而且有效提升了基材的耐热性能，更加有益于生产。
[0012]根据本专利技术的实施例，所述纳米Ag2S前驱体为N，N
‑
二丁基二硫代氨基甲酸银。
[0013]根据本专利技术的实施例，所述Ag2Se纳米线的直径为100
‑
300nm，长度为5μm
‑
30μm。
[0014]根据本专利技术的实施例，所述Ag2Te纳米线的直径为100
‑
300nm，长度为5μm
‑
30μm。
[0015]根据本专利技术的实施例，所述聚合物为聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚丙乙烯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚苯硫醚、聚苯醚、聚苯乙烯和聚酰胺中的一种或多种。
[0016]本专利技术的第二方面提供了一种导电基材，通过本专利技术第一方面所述的导电材料进行熔融成型获得。
[0017]根据本专利技术的实施例，所述纳米Ag2S前驱体在熔融成型过程中原位合成纳米Ag2S颗粒，所述纳米Ag2S颗粒的直径为8
‑
30nm，粒径为40
‑
150nm。
[0018]本专利技术的第三方面提供一种复合集流体，包括第二方面所述的导电基材以及位于所述导电基材的至少一侧的金属层。
[0019]根据本专利技术的实施例，所述导电基材的厚度为1μm
‑
8μm。
[0020]根据本专利技术的实施例，所述金属层为钛、银、铝、镍、铜及其合金中的一种或多种。
[0021]根据本专利技术的实施例，所述金属层的厚度为500nm
‑
2000nm。
[0022]本专利技术还提供一种复合集流体的制备方法，包括如下步骤：
[0023]在1400
‑
1800℃下，将金属层的金属原料熔化蒸发，蒸发后的金属原料的原子经冷却沉积在所述导电基材的至少一侧表面上，形成所述金属层，得到复合集流体。
[0024]本专利技术的第四方面还提供一种电极片，包括第三方面所述的复合集流体，以及附着于所述复合集流体至少一个表面的活性物质层。
[0025]本专利技术的第五方面还提供一种电池，包括第四方面所述的电极片。
[0026]本专利技术的第六方面还提供了一种用电装置，包括第五方面所述的电池。
[0027]本专利技术的上述方案至少包括以下有益效果：
[0028](1)本专利技术所提供的导电材料含有纳米导电材料添加剂，所述纳米导电材料添加剂包括纳米Ag2S前驱体、Ag2Se纳米线以及Ag2Te纳米线。由纳米Ag2S前驱体合成的纳米Ag2S颗粒可与线状的Ag2Se纳米线、Ag2Te纳米线混合后可形成相互连通的立体网络导电结构，有效的提升了导电基材的导电性，降低了方阻，使得到的复合集流体方阻降低、电池能量体积密度提高。而且通过所提供的导电材料形成的导电基材作为高分子聚合物膜应用于复合集流体时，所述纳米导电材料增加了所述导电基材的表面粗糙度、减小了基材表面与金属层
表面的表面能差异，最终增强了金属层与基材之间的粘结强度。另外，由纳米Ag2S前驱体合成的纳米Ag2S颗粒、Ag2Se纳米线以及Ag2Te纳米线的加入，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导电材料，其特征在于，包括：聚合物和纳米导电材料添加剂，所述纳米导电材料添加剂包括纳米Ag2S前驱体、Ag2Se纳米线和Ag2Te纳米线；任选地，按照重量份计，所述聚合物为83
‑
99份、所述纳米导电材料添加剂为1
‑
17份。2.根据权利要求1所述的导电材料，其特征在于，所述纳米Ag2S前驱体、所述Ag2Se纳米线、所述Ag2Te纳米线的重量比为(1～7)：(1～7)：(1～4)，优选为(1.5～5)：(1.5～4)：(1.5～4)；任选地，所述纳米Ag2S前驱体为N，N
‑
二丁基二硫代氨基甲酸银。3.根据权利要求2所述的导电材料，其特征在于，所述Ag2Se纳米线的直径为100
‑
300nm，长度为5μm
‑
30μm；任选地，所述Ag2Te纳米线的直径为100
‑
300nm，长度为5μm
‑
30μm。4.根据权利要求1所述的导电材料，其特征在于，所述聚合物为聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：季玉琴，宋启超，管文倩，刘科，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：