【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池集流体，尤其涉及一种吸附重金属离子功能性集流体及制备方法。
技术介绍
1、锂离子电池高能量密度、长循环寿命以及高安全性发展需求使得电压体系上不断升高，电极材料在高电压体系下的应用受到更为严峻的挑战，尤其是正极活性材料及集流体，正极活性材料在高电压体系下易发生分解导致重金属离子，例如，ni、co、mn等的产生，且集流体铝箔因处于电极电势较高的一端，受到的电化学腐蚀与化学腐蚀作用尤为明显，而游离态重金属离子通过电解液沉积在负极材料表面致使电池容量损失和电压降低。为提高铝箔集流体耐腐蚀性以及正极材料的稳定性，常规手段是在正极材料表面改性，如包覆等手段，在集流体表面涂覆碳层，如石墨烯和氧化石墨烯等。
2、涉及涂层铝箔或其他涂层的铝箔复合集流体已广为报道，专利号cn105958079b报道了一种石墨烯复合涂层铝箔及应用该铝箔的锂离子电池，该专利重点保护了其涂炭浆料，主要涉及的是涂炭铝箔浆料的开发。专利cn109004232a介绍了一种新型涂炭铝箔的化学制备法及其应用，将含有炔键的石墨炔或衍生物单体溶解在有机溶剂中，将铝箔作为基底与铜箔放置于反应溶液中在一定条件下使含有炔键的单体在铜催化下均匀沉积在铝箔表面，然后经过洗净烘干得到涂炭铝箔。专利cn109037692b报道了一种锂离子电池用导电涂层铝箔及其制备方法，该专利也是重点介绍了其涂层浆料开发，其浆料中包含环保胶粘剂，导电填料和表面活性剂。专利号cn109888296b公开了一种锂离子电池正极涂碳集流体的制备方法，该专利，将含碳气源通过气相沉积的方式沉
3、因此，亟需提供一种耐蚀性能优异的吸附重金属离子功能性集流体及制备方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种耐蚀性能优异的吸附重金属离子功能性集流体。
2、本专利技术的目的之二在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种耐蚀性能优异的吸附重金属离子功能性集流体的制备方法。
3、本专利技术的目的之二在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种耐蚀性能优异的锂离子电池。
4、为实现上述目的，本专利技术提供了一种吸附重金属离子功能性集流体，包括铝箔和涂布于铝箔两面的功能材料层，功能材料层包括无机纳米颗粒和接枝于无机纳米颗粒表面的重金属离子选择性吸附剂。
5、本专利技术的功能材料层包括无机纳米颗粒和接枝于无机纳米颗粒表面的重金属离子选择性吸附剂，金属离子选择性吸附剂捕获正极活性材料产生的游离态重金属离子，将重金属离子拦截在正极材料内侧，减少重金属离子沉积在锂离子电池的正、负极以及隔膜材料表面，降低电池容量和电压损失，同时提高集流体的抗电化学腐蚀性能。
6、上述技术方案中，功能材料层的厚度为0.1～3μm，铝箔的两面的功能材料层的厚度相同。
7、上述技术方案中，铝箔的厚度为1～20μm。
8、为实现上述目的，本专利技术还提供了一种吸附重金属离子功能性集流体的制备方法，包括以下步骤：
9、步骤s1.制备功能材料：将无机纳米颗粒分散于溶剂中，然后加入硅烷偶联剂，充分搅拌待接枝完全后，再加入重金属离子选择性吸附剂和引发剂；
10、步骤s2.配制涂布浆料：将胶粘剂溶于溶剂中，待胶粘剂完全溶解后，加入导电剂，然后加入步骤s1中的功能材料，充分搅拌形成分散悬浮体系；
11、步骤s3.将步骤s2制备得到的涂布浆料涂布于铝箔的表面后鼓风干燥。
12、本专利技术的吸附重金属离子功能性集流体的制备方法将重金属离子选择性吸附剂通过硅烷偶联剂接枝至无机纳米颗粒的表面完成功能化转化，形成核壳式包覆有机/无机复合材料，大大提高集流体的耐蚀性能。
13、上述技术方案中，无机纳米颗粒的质量分数为10～65％，硅烷偶联剂的质量分数为0.5～5％，重金属离子选择性吸附剂的质量分数为0.5～20％，引发剂的质量分数为0.5～10％。
14、上述技术方案中，重金属离子选择性吸附剂的质量分数优选为10～20％。
15、上述技术方案中，无机纳米颗粒包括磷酸铁锂、陶瓷、氧化铝、氧化镁、硫酸钡、二氧化钛、磷酸钛锂铝、锂镧钛氧和锂镧锆氧中的任意一种或多种。
16、上述技术方案中，重金属离子选择性吸附剂包括含硫类吸附剂、矿化物吸附剂、螯合物吸附剂和离子交换树脂吸附剂中的一种或多种。
17、上述技术方案中，含硫类吸附剂包括三巯基-s-三嗪三钠盐、三硫代氨基甲酸盐类及其衍生物和黄原酸酯类中的一种或多种，矿化物吸附剂包括沸石、硅藻土、膨润土、高岭土和水滑石中的一种或多种，螯合物吸附剂包括壳聚糖和edta中的一种或两种，离子交换树脂吸附剂包括多胺型树脂、聚丙烯腈系树脂和聚-4-乙烯吡啶中的一种或多种。
18、上述技术方案中，硅烷偶联剂包括3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和γ-巯丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或多种。
19、上述技术方案中，胶粘剂的质量分数为2～5％，导电剂的质量分数为10～80％，胶粘剂包括聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯中的一种或两种，导电剂包括导电炭黑、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种。
20、上述技术方案中，步骤s3中的涂布方式为挤压式涂布、转移式涂布和喷涂中的任意一种。
21、上述技术方案中，涂布线速为2～10m/min，涂布烘烤温度为80～120℃。
22、上述技术方案中，涂布线速优选为3～6m/min，涂布烘烤温度优选为90～100℃。
23、为实现上述目的，本专利技术还提供了一种锂离子电池，包括上述的吸附重金属离子功能性集流体的制备方法制备得到的集流体。
24、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
25、1.通过在铝箔集流体表面涂覆超薄的功能材料层，重金属离子选择性吸附剂选择性吸附电芯内部的重金属杂质离子，避免充放电过程中金属杂质离子迁移到隔膜或负极，有利于提高电池的循环稳定性，减弱杂质元素导致的电芯自放电行为，减弱杂质元素在隔膜及负极材料表面吸附导致的电芯内阻增加。
26、2.功能材料层保护铝箔集流体免受电解液和电化学双重腐蚀作用，大大提高电芯电性能和安全性能，功能性涂层还有利于避免电芯在机械滥用过程中正负极短路风险，从而大大改善电芯的安全性能。
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1.一种吸附重金属离子功能性集流体，其特征在于，包括铝箔和涂布于所述铝箔两面的功能材料层，所述功能材料层包括无机纳米颗粒和接枝于所述无机纳米颗粒表面的重金属离子选择性吸附剂。
2.一种根据权利要求1所述的吸附重金属离子功能性集流体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的吸附重金属离子功能性集流体的制备方法，其特征在于，所述无机纳米颗粒的质量分数为10～65％，所述硅烷偶联剂的质量分数为0.5～5％，所述重金属离子选择性吸附剂的质量分数为0.5～20％，所述引发剂的质量分数为0.5～10％。
4.根据权利要求2所述的吸附重金属离子功能性集流体的制备方法，其特征在于，所述无机纳米颗粒包括磷酸铁锂、陶瓷、氧化铝、氧化镁、硫酸钡、二氧化钛、磷酸钛锂铝、锂镧钛氧和锂镧锆氧中的任意一种或多种。
5.根据权利要求2所述的吸附重金属离子功能性集流体的制备方法，其特征在于，所述重金属离子选择性吸附剂包括含硫类吸附剂、矿化物吸附剂、螯合物吸附剂和离子交换树脂吸附剂中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的吸附重金属离
7.根据权利要求2所述的吸附重金属离子功能性集流体的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和γ-巯丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或多种。
8.根据权利要求2所述的吸附重金属离子功能性集流体的制备方法，其特征在于，所述胶粘剂的质量分数为2～5％，所述导电剂的质量分数为10～80％，所述胶粘剂包括聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯中的一种或两种，所述导电剂包括导电炭黑、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种。
9.根据权利要求2所述的吸附重金属离子功能性集流体的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中的涂布方式为挤压式涂布、转移式涂布和喷涂中的任意一种。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括根据权利要求2～9任一项所述的吸附重金属离子功能性集流体的制备方法制备得到的集流体。
...【技术特征摘要】
1.一种吸附重金属离子功能性集流体，其特征在于，包括铝箔和涂布于所述铝箔两面的功能材料层，所述功能材料层包括无机纳米颗粒和接枝于所述无机纳米颗粒表面的重金属离子选择性吸附剂。
2.一种根据权利要求1所述的吸附重金属离子功能性集流体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的吸附重金属离子功能性集流体的制备方法，其特征在于，所述无机纳米颗粒的质量分数为10～65％，所述硅烷偶联剂的质量分数为0.5～5％，所述重金属离子选择性吸附剂的质量分数为0.5～20％，所述引发剂的质量分数为0.5～10％。
4.根据权利要求2所述的吸附重金属离子功能性集流体的制备方法，其特征在于，所述无机纳米颗粒包括磷酸铁锂、陶瓷、氧化铝、氧化镁、硫酸钡、二氧化钛、磷酸钛锂铝、锂镧钛氧和锂镧锆氧中的任意一种或多种。
5.根据权利要求2所述的吸附重金属离子功能性集流体的制备方法，其特征在于，所述重金属离子选择性吸附剂包括含硫类吸附剂、矿化物吸附剂、螯合物吸附剂和离子交换树脂吸附剂中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的吸附重金属离子功能性集流体的制备方法，其特征在于，所述含硫类吸附剂包括三巯...
【专利技术属性】
技术研发人员：王志豪，付登林，黄连红，龙璐璐，赵宇，
申请(专利权)人：重庆市紫建新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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