【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池集流体，尤其涉及一种柔性金属玻璃纤维布锂离子电池集流体及制备方法。
技术介绍
1、锂离子电池高能量密度发展需求迫使电芯材料端不断改造升级，现阶段正负极主材容量已达极限，很难从主活性材料上提升锂离子电池能量密度。改变辅助材料实现锂离子电池能量密度提升也成为当前锂电行业的一大趋势，尤其是对正负极集流体改善已成为行业热点。常规金属集流体高重量是限制锂离子电池能量密度提升的关键瓶颈。
2、从集流体端改善锂离子电池能量密度主要有以下几方面；一是减薄正负极集流体厚度，二是利用“三明治”式高分子复合集流体。通过减薄金属集流体厚度是业内最常规手段，但随着厚度减薄至极限状态，很难再利用减薄提升锂离子电池能量密度。
3、高分子复合集流体是当前行业开发的热点。如专利号202210510141.2公开了一种集流体及其制备方法和应用，其以多孔结构的液晶高分子改性纤维布作为衬底，然后在该衬底上沉积金属层得到集流体，但是该方案中是直接在多孔液晶高分子层上直接沉积金属，金属与高分子衬底材料间的结合力难以保证，在锂离子电池循环过程中，正负极材料的反复膨胀容易导致金属镀层从高分子材料上剥离下来。专利号202210019535.8申请了一种锂离子电池用高分子集流体及其制备方法，通过在热塑性树脂纤维表面原位聚合得到导电聚合物基材，再通过与负载纳米铜的碳纳米管进行溶液混合剪切，得到具有导电性的高分子复合集流体。高分子集流体可以显著提升锂离子电池能量密度，但高分子芯层材料热稳定性较差，电芯热失控容易导致高分子材料起火，因此，
4、综上，无论是减薄金属集流体还是采用高分子复合集流体，在提高锂离子电池能量密度的同时也弱化了锂离子电池安全性能。在安全至上的发展下，集流体改善锂离子电池能量密度仍具有极大挑战。
5、因此，亟需提供一种解决上述问题的柔性金属剥离纤维布锂离子电池用集流体及制备方法。
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，提供一种柔性金属玻璃纤维布锂离子电池集流体。
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，提供一种柔性金属玻璃纤维布锂离子电池集流体的制备方法。
3、为实现上述目的，本专利技术提供了一种柔性金属玻璃纤维布锂离子电池集流体，包括轻质玻璃纤维编布和沉积于轻质玻璃纤维编布的柔性金属镀层。玻璃纤维布作为支撑和增强材料，提供集流体的强度和耐久性，玻璃纤维布由细小的玻璃纤维编织而成，具有轻质、高强度和耐高温的特性；柔性金属材料作为导电网状结构的基础，柔性金属具有良好的导电性和柔韧性，能够适应电池的弯曲和变形。
4、具体地，轻质玻璃纤维布的厚度为0.1～20μm，轻质玻璃纤维布的面密度为0.1～2.0mg/cm2。
5、具体地，轻质玻璃纤维布包括无碱玻璃纤维布、中碱玻璃纤维布和高碱玻璃纤维布中的任意一种。
6、具体地，柔性金属镀层的厚度为0.5～4μm。
7、为实现上述目的，本专利技术还提供了一种上述的柔性金属玻璃纤维布锂离子电池集流体的制备方法，包括以下步骤，
8、步骤s1.将轻质玻璃纤维布置入真空等离子体室进行预处理；
9、步骤s2.将经过预处理后的轻质玻璃纤维布在硅烷化溶液中浸泡处理；
10、步骤s3.将硅烷化的轻质玻璃纤维布在去离子水中冲洗干净，浸入含引发剂的接枝聚合物溶液中，进行原位接枝聚合反应；
11、步骤s4.将具有原位聚合物涂层的轻质玻璃纤维布浸入(nh4)2pdcl4溶液中进行离子交换反应处理并洗涤干净；
12、步骤s5.将负载有[pdcl4]2-的原位聚合物涂层轻质玻璃纤维布浸入含有金属离子的化学镀液中进行金属化学沉积形成柔性金属镀层。
13、在进行金属沉积之前，真空等离子体预处理主要是除去玻璃纤维布表面杂质，起到表面清洁作用。
14、具体地，步骤s1中，预处理的时间为20～40min，优选为30min。
15、具体地，步骤s2中，硅烷化溶液组成包括硅烷偶联剂、有机醇、有机酸和超纯水，硅烷化溶液的制备包括先将硅烷偶联剂溶于有机醇中，然后与有机酸和超纯水混合。
16、具体地，步骤s2中，硅烷偶联剂包括3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷和3-甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧基)硅烷中的任意一种。
17、具体地，处理时间为30～90min，硅烷化溶液的温度为常温。
18、具体地，醇类溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇和丁醇中的一种或多种，有机酸为包括甲酸、乙酸、丙酸、乙二酸、丙二酸和丁二酸中的一种或多种。
19、具体地，硅烷偶联剂的体积分数为2～8％，优选5％；有机醇的体积分数为90～98％，优选94％；有机酸的体积分数为0.5～2％，优选0.15％；超纯水的体积分数为2～10％，优选6％。
20、具体地，步骤s3中，接枝聚合物溶液中的聚合单体包括2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、2-乙基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、2-甲基丙烯酰氧乙基二甲基-(3-三甲氧硅丙基)氯化铵和4-乙烯苄基二甲基-(3-三甲氧硅丙基)氯化铵中的任意一种。
21、具体地，步骤s3中，接枝聚合单体的体积质量分数为10％～50％，优选为25％。
22、具体地，步骤s3中，引发剂包括有机过氧化物、无机过氧化物、偶氮类和氧化还原类引发剂中的一种或多种；优选为无机过氧化物类引发剂。
23、具体地，步骤s3中，无机过氧化物引发剂包括过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵中的一种或多种。
24、具体地，步骤s3中，引发剂的含量为0.1～5g/l。
25、具体地，步骤s3中，原位接枝聚合反应温度为60～100℃，聚合时间为0.5～8h。
26、具体地，步骤s4中，(nh4)2pdcl4溶液的浓度为0.1～10mmol/l。
27、(nh4)2pdcl4作为一种催化剂，可加速金属离子的均匀沉积。
28、具体地，步骤s4中，离子交换反应处理的时间为10～60min。
29、具体地，步骤s5中，柔性金属镀层为铜镀层，化学镀液包括8～16g/lnaoh，9～18g/l无水cuso4，20～40g/l酒石酸钾钠四水合物和5～15ml/l甲醛。
30、具体地，步骤s5中，柔性金属镀层为铝镀层，化学镀液包括21～67g/l无水alcl3，10～40g/l氯化1-甲基-3-乙基咪唑和5～15ml/l甲醛。
31、具体地，步骤s5中，金属化学沉积的时间为30～150min。
32、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
33、1.轻质玻璃纤维布具有优异的热稳定性和耐酸碱腐蚀性，相比于高分子材料，在电芯中具有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种柔性金属玻璃纤维布锂离子电池集流体，其特征在于，包括轻质玻璃纤维编布和沉积于所述轻质玻璃纤维编布的柔性金属镀层。
2.根据权利要求1所述的柔性金属玻璃纤维布锂离子电池集流体，其特征在于，所述轻质玻璃纤维布的厚度为0.1～20μm，所述轻质玻璃纤维布的面密度为0.1～2.0mg/cm2。
3.根据权利要求1所述的柔性金属玻璃纤维布锂离子电池集流体，其特征在于，所述柔性金属镀层的厚度为0.5～4μm。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的柔性金属玻璃纤维布锂离子电池集流体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
5.根据权利要求4所述的柔性金属玻璃纤维布锂离子电池集流体的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述硅烷化溶液组成包括硅烷偶联剂、有机醇、有机酸和超纯水，所述硅烷化溶液的制备包括先将硅烷偶联剂溶于有机醇中，然后与有机酸和超纯水混合。
6.根据权利要求5所述的柔性金属玻璃纤维布锂离子电池集流体的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述硅烷偶联剂包括3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧
7.根据权利要求4所述的柔性金属玻璃纤维布锂离子电池集流体的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述接枝聚合物溶液中的聚合单体包括2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、2-乙基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、2-甲基丙烯酰氧乙基二甲基-(3-三甲氧硅丙基)氯化铵和4-乙烯苄基二甲基-(3-三甲氧硅丙基)氯化铵中的任意一种。
8.根据权利要求4所述的柔性金属玻璃纤维布锂离子电池集流体的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述(NH4)2PdCl4溶液的浓度为0.1～10mmoL/L。
9.根据权利要求4所述的柔性金属玻璃纤维布锂离子电池集流体的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述柔性金属镀层为铜镀层，所述化学镀液包括8～16g/LNaOH，9～18g/L无水CuSO4，20～40g/L酒石酸钾钠四水合物和5～15mL/L甲醛。
10.根据权利要求4所述的柔性金属玻璃纤维布锂离子电池集流体的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述柔性金属镀层为铝镀层，所述化学镀液包括21～67g/L无水AlCl3，10～40g/L氯化1-甲基-3-乙基咪唑和5～15mL/L甲醛。
...【技术特征摘要】
1.一种柔性金属玻璃纤维布锂离子电池集流体，其特征在于，包括轻质玻璃纤维编布和沉积于所述轻质玻璃纤维编布的柔性金属镀层。
2.根据权利要求1所述的柔性金属玻璃纤维布锂离子电池集流体，其特征在于，所述轻质玻璃纤维布的厚度为0.1～20μm，所述轻质玻璃纤维布的面密度为0.1～2.0mg/cm2。
3.根据权利要求1所述的柔性金属玻璃纤维布锂离子电池集流体，其特征在于，所述柔性金属镀层的厚度为0.5～4μm。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的柔性金属玻璃纤维布锂离子电池集流体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
5.根据权利要求4所述的柔性金属玻璃纤维布锂离子电池集流体的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述硅烷化溶液组成包括硅烷偶联剂、有机醇、有机酸和超纯水，所述硅烷化溶液的制备包括先将硅烷偶联剂溶于有机醇中，然后与有机酸和超纯水混合。
6.根据权利要求5所述的柔性金属玻璃纤维布锂离子电池集流体的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述硅烷偶联剂包括3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷和3-...
【专利技术属性】
技术研发人员：付登林，王志豪，黄连红，龙璐璐，赵宇，李孟元，
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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