【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池材料，具体涉及负极集流体、负极极片及锂离子电池。
技术介绍
1、锂电池因具有高能量密度、长循环寿命、低自放电率、快速充电能力及环境友好等特点，被广泛应用于电子产品、电动交通工具、家用电器、储能系统等多个领域，是现代生活和工业中不可或缺的能源储存技术。随着技术的进步和不断的研究，锂电池的性能还将得到进一步提升，未来将在更多的领域发挥重要作用。
2、从结构上看，锂电池主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜以及电池外壳材料组成。除此之外集流体是锂离子电池中不可或缺的组成部件之一。电池的负极集流体是指在电池中用于收集和导出负极上的电子的介质。它在电池中起到连接负极和外部电路的作用，同时也承担着分布电流和降低电阻的功能。负极集流体通常是由导电性能良好的材料制成，例如金属网、导电聚合物、导电纳米材料等，常用的负极集流体为铜箔。
3、而在负极集流体上负载活性材料直接形成负极极片时，多出现随着充放电进行，活性材料逐渐损失导致电池的倍率性能和循环寿命大幅下滑。这是由于刚性的铜箔与活性材料颗粒之间的接触面积有限，界面电阻较大，导致电池内阻增大，影响锂电池的大电流充放等性能。同时，刚性平面铜箔与活性材料颗粒、导电剂和粘结剂的粘附效果较差，在长期持续充放电过程中，很容易发生活性材料与铜箔集电体之间形变剥落，导致电池内阻进一步加大，使得电池容量减小、循环寿命变短、安全性变差。此外，铜箔集流体本身占据电池约15％左右的重量，却不能像石墨等活性物质一样存储锂离子，导致锂电池的比容量和比能量下降。
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5、申请号为cn201711092989.3的中国专利技术专利公开了一种电极极片、电化学装置及安全涂层，就是在集流体与活性材料层之间设置了一层有机导电涂层解决了活性材料易形变脱落导致的电池性能大幅下滑问题。其中，导电材料与有机导电聚合物之间的结合使得涂层也具有相当的导电性，且相邻层之间的结合较好，减少了界面电阻。但多了一层涂层后，活性材料与集流体之间的交互受到涂层的加入而减少，出现电池性能小幅下滑的问题；且只能实现集流体与涂层、涂层与活性材料之间的交互。且该涂层仍无法实现存储锂离子以解决锂电池的比容量和比能量下降的问题。因而，在集流体涂层设计上，仍有较大的空间去突破、探索。
技术实现思路
1、本专利技术是为了克服现有技术中集流体无法存储锂离子的缺陷，提供了负极集流体、负极极片及锂离子电池克服上述缺陷。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术的第一个目的在于提供一种负极集流体的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、将氢键受体、有机补锂剂及氢键供体恒温加热混合得到深共晶混合物；
5、s2、在s1中得到的深共晶混合物中加入分散剂、导电剂后再分次加入氢键供体，再加入粘结剂制得涂布浆料；
6、s3、将s2中得到的涂布浆料涂覆在负极集流体本体上烘干得到带有涂层的负极集流体。
7、共晶溶剂(deep eutectic solvent)，与离子液体ils具有类似性质，在室温下呈现液体状态，其概念最早由abbott等在2003年提出。主要由氢键供体和氢键受体组成二元和三元体系的共晶溶剂，所形成的共晶溶剂最显著的物理性质就是溶剂熔点的降低。
8、本方案中专利技术人将共晶溶剂引入并与有机补锂剂混合，帮助有机补锂剂与共晶溶剂完全融合形成深共晶体系。具体地，氢键受体和氢键供体通过形成氢键得到共晶溶剂，因而共晶溶剂具有稳定的氢键网络，在这个氢键网络中的多个氢键可视为吸附位点，用以吸附锂离子，大大提升锂离子的吸附容量，使得整个网络中充盈锂离子。此外，氢键网络可为锂离子传输提供稳定的通道，加快锂离子的传输效率。以此实现共晶溶剂对锂源的完全分散及吸附结合，氢键网络通道可帮助加强锂源与电解液的交互，补充随着电池不断充放电损失的锂源，以维持锂电池的倍率性能及循环寿命。
9、在氢键受体和氢键供体把有机补锂剂锁住由氢键网络组合形成的深共晶混合物中，再添加分散剂、导电剂，将导电成分引入浆料中，其中，再次添加了氢键受体。在这里氢键受体具有两个作用，其一是对浆料的含水量进行调和，使得固态成分含量不要过多，利于后续的涂抹成型；其二是有机补锂剂作为一种用于锂离子电池的电解液中的化学添加剂，通常由锂盐和有机溶剂组成，氢键供体多为多元醇、尿素和羧酸，可作为有机溶剂对锂盐进行缓冲分散，同时锂盐中常含有氢键受体，因而需要过量的氢键供体来进行平衡中和。
10、深共晶混合物的低熔点特性可为锂电池带来多种优势，具体为可帮助在较低温度下完成锂电池的工作，有助于减少电池内部的热量产生和热耗散，提高电池的热稳定性和安全性。同时还能改善锂离子传导性能，促进离子在电池内部的移动。而当深共晶混合物掺杂导电剂后，导电剂加入到原本的氢键网络中，与吸附在氢键网络上的导电剂形成导电网络，两种网络紧密交织，将锂离子牢牢锁在网络中。这样一来，可实现锂离子在负极集流体中的快速传输，能够有效地调节电池在使用过程中锂离子的传导，在电池初期的充放电过程中实现锂的均匀成核和抑制锂枝晶的产生，从而提高电池的放电性能和循环寿命。同时，可在使用过程中缓慢释锂，使电解液中的锂离子浓度保持饱和状态，且在使用过程中修补sei膜，增加了电池的库伦效率。
11、为验证按照本专利技术所提出方案进行实施得到的负极集流体的性能有所提升，本专利技术人进行了循环寿命、第三圈放电容量及首次充放电效率进行了测试。其中，循环第一圈应在电池注液后，进行小电流充放电，是化成阶段，目的是形成优良的sei膜。循环第二圈进行的小电流充放电，目的是活化体系，重点是sei膜。循环第三圈进行小电流充放电是评估阶段，评估电芯标准循环寿命的能力。因而所选取数据为第三圈放电容量，用以评估电池的循环寿命长短。
12、结果显示：相较于未负载涂层的负极载流体，本方案所制得的带有涂层的负极载流体其循环寿命、第三圈放电容量及首次充放电效率大幅提升，在经涂层涂覆处理后负极载流体首次充放电效率可接近100％，在循环1000周后容量仍能保持在93％左右。
13、优选地，步骤s1中具体的混合方式为：氢键受体、有机补锂剂及氢键供体在分散机中，200～500r/min转速下分散60～120min，充分分散均匀。
14、优选地，步骤s2中的具体的混合方式为：分散机辅助下，在2000～4000r/min转速下分散30～90min，充分分散均匀后。继续在乳化机复制下，在3000～6000r/min转速下乳化30～90min，进一步分散均匀后。随之，在砂磨机中使用0.2～1mm的锆珠砂磨15～45min。经此三个步骤将共晶溶剂、有机补锂剂及含羟基类溶剂完全混合均匀，将三个组分充分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种负极集流体的制备方法，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
6.根据权利要求1～5之一所述的方法，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
8.如权利要求1～7之一的方法制得的负极集流体。
9.一种负极极片，其特征在于，包括如权利要求8所述的负极集流体。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极极片、如权利要求9所述的负极极片、电池隔膜和电解液。
【技术特征摘要】
1.一种负极集流体的制备方法，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
6.根据权利要求1～5之一所述的方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：施雅玲，曹文卓，闫昭，李婷，
申请(专利权)人：湖州南木纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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