【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，尤其涉及一种高电压体系耐腐蚀集流体及其制备方法、正极极片和锂离子电池。
技术介绍
1、锂离子电池高能量密度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，尤其是集流体。正极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。为提高铝箔集流体耐腐蚀性，现有技术一般是在其表面涂覆碳层，如石墨烯和氧化石墨烯等，另外也可在集流体表面镀上惰性金属，如镍、钛、金或银等，也可与惰性金属进行合金化处理。
2、金属合金化或惰性金属镀层的技术壁垒较高，生产成本较大，产业化难度较大，涂覆碳层的铝箔由于是在光箔表面涂布几微米厚的碳层，严重依赖于涂布设备精度，涂覆碳层时的高温烘烤过程极易劣化铝箔强度，铝箔力学性能衰减，严重影响着锂离子电池电性能与安全性能，且常规涂炭箔对改善铝集流体的抗蚀能力有限，尤其是在高电压体系下。因此，亟需提供一种在高电压体系下具备优异耐腐蚀性能的集流体及其制备方法、正极极片和锂离子电池。
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，提供一种在高电压体系下具备优异耐腐蚀性能的高电压体系耐腐蚀集流体。
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，提供一种上述的高电压体系耐腐蚀集流体的制备方法。
3、本专利技术的目的之三在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种具有上述的高电压体系耐腐蚀集流体的正极极片。
4、本专利技术的目的之四在
5、为实现上述目的，本专利技术提供了一种高电压体系耐腐蚀集流体，包括基体和分别设置于基体两侧的第一金属氧化物层和第二金属氧化层，基体为铝箔，第一金属氧化物层和第二金属氧化物层包括氧化钼组合物层、moo(oh)2层和氧化铝层。通过在铝箔表面形成含钼的第一金属氧化物层和第二金属氧化物层，不仅保持铝箔的力学性能，同时极大提高了铝箔在高电压体系下的耐电化学腐蚀和耐电解液腐蚀作用，从而大大提高电池的循环稳定性和安全性。
6、较佳地，本专利技术的氧化钼组合物层包括三氧化钼和二氧化钼中的一种或两种。
7、较佳地，本专利技术的氧化钼组合物层和moo(oh)2层位于远离基体的一侧，氧化铝层位于靠近基体的一侧。
8、较佳地，本专利技术的第一金属氧化物层和第二金属氧化物层的厚度为10～900nm，进一步地，本专利技术的第一金属氧化物层和第二金属氧化物层的厚度优选为10～300nm。
9、较佳地，本专利技术的铝箔的厚度为9～20μm，进一步地，铝箔的厚度优选为12～15μm。
10、为实现上述目的，本专利技术还提供了一种上述的高电压体系耐腐蚀集流体的制备方法，包括以下步骤：
11、(1)表面处理：对基体表面进行酒精清洗后再用去离子水洗，干燥处理；
12、(2)化学镀膜：将基体以走带方式通过设置有镀膜液的喷淋系统，基体经镀膜液反应处理形成第一金属氧化物层和第二氧化物层，镀膜液包括h3po4、钼酸盐和naf；
13、(3)对基体进行清洗和干燥处理。
14、本专利技术的制备方法的镀膜液中，h3po4一方面提供酸性环境，为钼酸盐与铝的化学反应营造基础反应条件，另一方面除去部分铝箔表面致密氧化铝保护层，为钼酸盐与铝箔反应除去障碍；naf一方面作为催化剂起到催化加速作用，另一方面与h3po4起到协同作用，酸性环境下naf解离出部分氟离子与铝离子发生络合反应形成络合物，协同磷酸除去铝箔表面氧化铝层，使铝原子暴露在反应液中，加速铝原子与钼酸盐发生反应；钼酸盐一方面在磷酸酸性环境下，水解形成钼酸，并进一步水解为三氧化钼保护层，部分三氧化钼与铝原子进一步反应生成稳定的moo(oh)2和新的氧化铝层，弥补反应初始阶段磷酸对氧化铝保护层的消耗，提高化学镀膜层的致密性，避免了铝箔在电解液中发生点蚀现象；另一方面部分钼酸盐水解为钼酸根离子，钼酸根离子与暴露的铝原子反应生成二氧化钼，制备方法简单，适用于大规模化量产，大大降低生产成本。
15、较佳地，本专利技术的镀膜液包括10～20g/lh3po4、4～10g/l钼酸盐和2～8g/lnaf。
16、较佳地，镀膜液包括13～17g/l h3po4、5～8g/l钼酸盐、4～6g/lnaf，进一步地，镀膜液优选为15g/l h3po4，6g/l钼酸盐，4g/lnaf。
17、较佳地，本专利技术的钼酸盐为(nh4)6mo7o24·4h2o、na2moo4·4h2o和(nh4)2moo4的一种或多种，进一步地，钼酸盐优选为(nh4)6mo7o24·4h2o。
18、较佳地，本专利技术的镀膜液的温度为30～50℃。温度30～50℃下反应，一方面控制反应不会过量消耗铝箔，使得生成的第一金属氧化物层和第二金属氧化物层的厚度适中，保证锂离子电池的倍率性能，另一方面提高了反应物的活化能，有利于化学反应的持续进行，提高第一金属氧化物层和第二金属氧化物层的厚度均匀性，从而保证锂离子电池的一致性与循环稳定性。
19、较佳地，本专利技术的基体的走带速度为0.5～1.5m/min，进一步地，走带速度优选为1m/min。走带速度设置在0.5～1.5m/min下，利于反应的充分进行，形成厚度均匀的第一金属氧化物层和第二金属氧化物层，不仅提高集流体在高电压下的耐腐蚀性能，同时提高锂离子电池的倍率性能。
20、较佳地，本专利技术的喷淋系统包括喷淋箱，喷淋箱的内部对称设置有第一喷淋头和第二喷淋头，第一喷淋头和第二喷淋头的喷淋压力为10～50psi，进一步地，喷淋压力优选为20～40psi，更进一步地，喷淋压力优选为30psi。喷淋压力设置为10～50psi，利于反应的充分进行，形成厚度均匀的第一金属氧化物层和第二金属氧化物层，不仅提高集流体在高电压下的耐腐蚀性能，同时提高锂离子电池的倍率性能。
21、为实现上述目的，本专利技术还提供了一种正极极片，包括依次层叠的第一活性材料层、上述的高电压体系耐腐蚀集流体和第二活性材料层，第一活性材料涂层与第二活性材料涂层分别涂覆于第一金属氧化物层和第二金属氧化层远离基体的一侧。
22、为实现上述目的，本专利技术还提供了一种锂离子电池，包括正极极片、负极极片和隔离膜，隔离膜设置在正极极片和负极极片之间，正极极片为上述的正极极片。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
24、(1)本专利技术的高电压体系耐腐蚀集流体通过在铝箔表面形成含钼的第一金属氧化物层和第二金属氧化物层，不仅保持铝箔的力学性能，同时极大提高了铝箔在高电压体系下的耐电化学腐蚀和耐电解液腐蚀作用，从而大大提高电池的循环稳定性和安全性；
25、(2)本专利技术的镀膜液中的h3po4、钼酸盐和naf协同形成均匀的，致密性强的含钼的第一金属氧化物层和第二金属氧化物层，制备方法简单，适用于大规模化量产，大大降低生产成本。
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1.一种高电压体系耐腐蚀集流体，其特征在于，包括基体和分别设置于所述基体两侧的第一金属氧化物层和第二金属氧化层，所述基体为铝箔，所述第一金属氧化物层和所述第二金属氧化物层包括氧化钼组合物层、MoO(OH)2层和氧化铝层。
2.如权利要求1所述的高电压体系耐腐蚀集流体，其特征在于，所述氧化钼组合物层包括三氧化钼和二氧化钼中的一种或两种。
3.一种如权利要求1或2所述的高电压体系耐腐蚀集流体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的高电压体系耐腐蚀集流体的制备方法，其特征在于，所述镀膜液包括10～20g/L H3PO4、4～10g/L钼酸盐和2～8g/LNaF。
5.如权利要求4所述的高电压体系耐腐蚀集流体的制备方法，其特征在于，所述钼酸盐为(NH4)6Mo7O24·4H2O、Na2MoO4·4H2O和(NH4)2MoO4的一种或多种。
6.如权利要求3所述的高电压体系耐腐蚀集流体的制备方法，其特征在于，所述镀膜液的温度为30～50℃。
7.如权利要求3所述的高电压体系耐腐蚀集流体的制备方法，
8.如权利要求3所述的高电压体系耐腐蚀集流体的制备方法，其特征在于，所述喷淋系统包括喷淋箱，所述喷淋箱的内部对称设置有第一喷淋头和第二喷淋头，所述第一喷淋头和所述第二喷淋头的喷淋压力为10～50psi。
9.一种正极极片，其特征在于，包括依次层叠的第一活性材料层、如权利要求1-2任一项所述的高电压体系耐腐蚀集流体和第二活性材料层，所述第一活性材料涂层与所述第二活性材料涂层分别涂覆于所述第一金属氧化物层和所述第二金属氧化层远离所述基体的一侧。
10.一种锂离子电池，包括正极极片、负极极片和隔离膜，所述隔离膜设置在所述正极极片和所述负极极片之间，其特征在于，所述正极极片为如权利要求9所述的正极极片。
...【技术特征摘要】
1.一种高电压体系耐腐蚀集流体，其特征在于，包括基体和分别设置于所述基体两侧的第一金属氧化物层和第二金属氧化层，所述基体为铝箔，所述第一金属氧化物层和所述第二金属氧化物层包括氧化钼组合物层、moo(oh)2层和氧化铝层。
2.如权利要求1所述的高电压体系耐腐蚀集流体，其特征在于，所述氧化钼组合物层包括三氧化钼和二氧化钼中的一种或两种。
3.一种如权利要求1或2所述的高电压体系耐腐蚀集流体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的高电压体系耐腐蚀集流体的制备方法，其特征在于，所述镀膜液包括10～20g/l h3po4、4～10g/l钼酸盐和2～8g/lnaf。
5.如权利要求4所述的高电压体系耐腐蚀集流体的制备方法，其特征在于，所述钼酸盐为(nh4)6mo7o24·4h2o、na2moo4·4h2o和(nh4)2moo4的一种或多种。
6.如权利要求3所述的...
【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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