一种集流体用薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及锂电池用集流体领域，特别涉及一种集流体用薄膜及其制备方法，所述薄膜包括基材层和改性层，所述基材层具有沿厚度方向相对的两个表面，所述改性层设置在所述两个表面上；所述基材层以重量份计，包括1～20份导电剂、1～10份偶联剂、0.1～5份成核剂和70～110份基材聚合物；所述改性层以重量份计，包括1～20份防粘母粒、1～20份粘接性能提升母粒，1～20份导电剂，1～10份偶联剂，50～110份基材聚合物。采用本发明专利技术提供的集流体用薄膜具有优异的传输电子能力，能提高薄膜表面粘附性能、导电能力和拉伸性能，具有广泛的应用前景。具有广泛的应用前景。具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种集流体用薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂电池用集流体
，特别涉及一种集流体用薄膜及其制备方法。
技术背景
[0002]集流体是一种汇集电流的结构或零件，是锂离子电池中不可或缺的组成元件之一。其作用主要是将活性物质产生的电流汇集输出、将电极电流输入给活性物质，有利于降低锂离子电池的内阻，提高电池的库伦效率、循环稳定性和倍率性能。早期，锂离子电池上的集流体主要指的是金属箔(如铜箔、铝箔)，使用过程中的缺陷表现在其厚度大，重量重以及安全性低。随着新能源锂电技术的发展，传统负极集流体(纯铜箔)加工厚度即将到达极限，难以满足锂电技术的进一步发展，因此近几年来，基于高分子聚合物膜的复合集流体得到了新能源行业的广泛关注和应用。目前复合集流体是以PET或PP为基材，在厚度4～10μm的塑料薄膜表面先采用真空沉积(磁控溅射)的方式，制作一层约20～80nm的金属层，将薄膜金属化，然后采用水介质电镀(水电镀)的方式，将铜层加厚到1～5μm，复合集流体整体厚度在5～15μm之间，来代替传统铜箔。复合集流体能节省约1/2的铜，显著降低材料成本，实现量产后进一步扩大电芯的降本空间。此外，作为复合集流体基膜层的高分子聚合物膜具有拉伸强度较高、质地软、热膨胀系数低、遇热收缩等特点，进而可以使复合集流体应用于电池中时，可降低电池内部的发热、短路、燃烧或爆炸的风险。
[0003]但目前复合集流体也存在着不足：1、生产工艺较复杂，要通过两步法才能成型，即磁控溅射+水电镀，增加了设备投入和生产成本，降低了生产效率；2、磁控溅射工艺在与基膜(PP、PET)进行复合时，粒子在高速、高温条件下沉积时，可能飞溅熔穿基膜形成通孔；3、该方式制备集流体可以看成三层复合结构(单面)，即基膜层、磁控溅射层和水电镀层，由于基膜层与金属层之间的结合力不强，在使用过程中易出现金属层脱落的现象。

技术实现思路

[0004]为解决
技术介绍
中提到的问题，本专利技术提供一种集流体用薄膜及其制备方法，并通过以下技术方案实现：一种集流体用薄膜，所述薄膜包括基材层和改性层，所述基材层具有沿厚度方向相对的两个表面，所述改性层设置在所述两个表面上；所述基材层以重量份计，包括1～20份导电剂、1～10份偶联剂、0.1～5份成核剂和70～110份基材聚合物；所述改性层以重量份计，包括1～20份防粘母粒、1～20份粘接性能提升母粒，1～20份导电剂，1～10份偶联剂，50～110份基材聚合物。
[0005]专利技术人经研究发现，现有集流体技术中的薄膜基材不具有导电性能，直接在基材上进行水电镀效果不好(水电镀技术只能在具有良好导电性的材料上进行金属电镀)，因此现有技术是在基材薄膜上先进行蒸镀一层金属铜，然后再进行水电镀将金属铜层加厚。这种通过磁控溅射+水电镀的工艺使得工艺复杂、生产效率低下、生产成本高，且金属层间结合牢度差、成品集流体的传输电子能力差且金属铜的均匀性也差。
[0006]因此，本专利技术设计出一种三层的复合薄膜结构，通过在薄膜中加入导电剂，使得现有技术中的绝缘薄膜变成一种具有良好导电性能的薄膜，可直接进行水电镀，这样提高了生产效率，降低了成本，同时金属层间的结合牢度高且金属层均匀、传输电子能力更佳；
[0007]在薄膜的改性层中加入粘接性能提升母粒，母料中的界面粘接提升剂中含有丰富的具有极性的官能团，能够有效地提升薄膜表面的极性，从而提高薄膜的表面张力并促进薄膜表面的粘接性能，从而提高薄膜与金属层之间的粘结力。
[0008]进一步的，所述粘接性能提升母粒由基材聚合物、界面粘接提升剂和其它助剂按质量比(35～90)：(5～35)：(5～30)组合。
[0009]进一步的，所述防粘母粒由润滑剂、开口剂和基材聚合物按质量比(1～10)：(1～20)：(70～98)组合；
[0010]优选所述润滑剂为油酸酰胺、芥酸酰胺、PE蜡、硅油中的一种或多种；
[0011]优选所述开口剂为碳酸钙、硅藻土、滑石粉、二氧化硅、有机硅微球中的一种或多种；
[0012]优选所述防粘母粒的制备方法为：将原料投入高搅混料机进行混料，然后再通过双螺杆挤出机在180～260℃的温度下熔融挤出、拉条、冷却、切粒和干燥后得到。
[0013]进一步的，所述基材聚合物包括聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙乙烯、聚氯乙烯中的一种或多种。
[0014]进一步的，所述基材层以重量份计，包括1～10份导电剂、1～5份偶联剂、0.1～3份成核剂和82～97.9份均聚聚丙烯；所述改性层以重量份计，包括1～8份防粘母粒、1～10份粘接性能提升母粒，1～10份导电剂，1～5份偶联剂，67～96份共聚聚丙烯。
[0015]进一步的，所述界面粘接提升剂为乙二醇聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸2,2,2
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三氟乙酯、N,N
′‑
亚甲基二丙烯酰胺、p
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羟基苯甲酸酰肼中的一种或多种。
[0016]进一步的，所述其它助剂包括硬脂酸酯化的超支化聚酰胺酯、端羧基超支化聚酯和四(2、4—二叔丁基
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4，4
’
联)双亚膦酸酯；
[0017]优选所述硬脂酸酯化的超支化聚酰胺酯、端羧基超支化聚酯、四(2、4—二叔丁基
‑
4，4
’
联)双亚膦酸酯的质量比为(15～60)：(35～84.9)：(0.1～5)。
[0018]优选所述硬脂酸酯化的超支化聚酰胺酯的制备方法为：以重量份计，将40～60份丁二酸酐和60～40份二乙醇胺加入80～180份N,N
‑
二甲基甲酰胺，在温度为20～50℃、速度为200～600rpm的条件下，搅拌1～5小时；接着加入0.1～5份对甲苯磺酸和0.5～30份的甲苯，继续搅拌并开始加热，减压分离出反应产生的水，直至无水滴生产时，结束反应，得到预聚物A；将0.5～30份的硬脂酸加入预聚物A中，在100～300rpm的速度下继续搅拌，进行酯化反应，直至无水滴生成；将多余的N,N
‑
二甲基甲酰胺、甲苯以及小分子等通过减压蒸馏出来，得到硬脂酸酯化的超支化聚酰胺酯。
[0019]其中，硬脂酸酯化的超支化聚酰胺酯和端羧基超支化聚酯是一种超支化聚合物，超支化聚合物结构具有浓密的分枝结构，有利于提高附着力，且该两种聚合物中含有酰胺基、酯基、羟基和羧基等极性基团，也能够最终提升薄膜与金属层之间的粘结力；
[0020]聚丙烯是一种非极性聚合物，当其进行表面处理后，随时间的变化，其电晕值会出现严重的衰减现象，而粘接性能提升母粒中的四(2、4—二叔丁基
‑
4，4
’
联)双亚膦酸酯具有特殊的功能，它能锁定电晕值，有效减缓电晕的衰减，因此能保证结合力的牢度。
[0021]优选所述粘接性能提升母粒的制备方法为：将原料投入高搅混料机进行混料，然后再通过双螺杆挤出机在180～260℃的温度下熔融挤出、拉条、冷却、切粒和干燥后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集流体用薄膜，其特征在于：所述薄膜包括基材层和改性层，所述基材层具有沿厚度方向相对的两个表面，所述改性层设置在所述两个表面上；所述基材层以重量份计，包括1～20份导电剂、1～10份偶联剂、0.1～5份成核剂和70～110份基材聚合物；所述改性层以重量份计，包括1～20份防粘母粒、1～20份粘接性能提升母粒，1～20份导电剂，1～10份偶联剂，50～110份基材聚合物。2.根据权利要求1所述的集流体用薄膜，其特征在于：所述粘接性能提升母粒由基材聚合物、界面粘接提升剂和其它助剂按质量比(35～90)：(5～35)：(5～30)组合。3.根据权利要求1所述的集流体用薄膜，其特征在于：所述防粘母粒由润滑剂、开口剂和基材聚合物按质量比(1～10)：(1～20)：(70～98)组合；所述润滑剂为油酸酰胺、芥酸酰胺、PE蜡、硅油中的一种或多种；所述开口剂为碳酸钙、硅藻土、滑石粉、二氧化硅、有机硅微球中的一种或多种。4.根据权利要求1或2所述的集流体用薄膜，其特征在于：所述基材聚合物包括聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙乙烯、聚氯乙烯中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的集流体用薄膜，其特征在于：所述基材层以重量份计，包括1～10份导电剂、1～5份偶联剂、0.1～3份成核剂和82～97.9份均聚聚丙烯；所述改性层以重量份计，包括1～8份防粘母粒、1～10份粘接性能提升母粒，1～10份导电剂，1～5份偶联剂，67～96份共聚聚丙烯。6.根据权利要求2所述的集流体用薄膜，其特征在于：所述界面粘接提升剂为乙二醇聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸2,2,2
‑
三氟乙酯、N,N
′‑
亚甲基二丙烯酰胺、p
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羟基苯甲酸酰肼中的一种或多种。7.根据权利要求2所述的集流体用薄膜，其特征在于：所述其它助剂包括硬脂酸酯化的超支化聚酰胺酯、端羧基超支化聚酯和四(2、4—二叔丁基
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4，4
’
联)双亚膦酸酯；优选所述硬脂酸酯化的超支化聚酰胺酯、端羧基超支化聚酯、四(2、4—二叔丁基
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4，4
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联)双亚膦酸酯的质量比为(15～60)：(35～84.9)：(0.1～5)；优选所述硬脂酸酯化的超支化聚酰胺酯的制备方法为：以重量份计，将40～60份丁二酸酐和60～40份二乙醇胺加入80～180份N,N...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖贵何，陈曦，郑伟，
申请(专利权)人：厦门长塑实业有限公司，
类型：发明
国别省市：