【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池材料，涉及一种柔性高安全锂离子正极集流体、电池正极及电池。
技术介绍
1、锂离子电池作为一种二次电池在新兴的新能源产业不断被推广于各个
锂离子电池包括正极集流体、负极集流体以及附在正极集流体和负极集流体上的活性物质、置于正极和负极中间的隔膜以及浸润两极的电解液。其中集流体指的是用于附着电池正极、负极活性物质的金属集体，现有技术中采用的是铜箔和铝箔等金属基体。
2、但目前采用的铜箔和铝箔集流体存在如下问题：(1)采用金属基体直接作为锂离子电池的集流体在使用过程中易氧化，进而产生杂质影响锂离子电池产品性能；(2)采用金属基体直接作为锂离子电池的集流体，由于金属基体导电性有限，继而阻碍锂离子迁移；(3)金属基体集流体在锂离子电池的制造过程中容易撕裂，造成断片影响其使用效果，并且影响锂离子电池安全性；(4)金属基体集流体在锂离子电池制造过程中容易出现毛刺，为锂离子电池带来安全隐患；(5)金属基体直接作为集流体，由于其表面光滑，导致其与活性物质的结合力差，造成正负极活性物质脱落，影响锂离子电池的产品质量。
3、为了解决金属基体直接作为锂离子电池集流体的缺陷问题，亟需设计一种新型的锂离子正极集流体，在满足传统集流体导电功能的基础上还能有效解决金属基体作为集流体的上述缺陷问题。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种柔性高安全锂离子正极集流体、电池正极及电池，本专利技术提供的正极集流体为三层结构，其中，柔性支撑层以
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种柔性高安全锂离子正极集流体，所述柔性高安全锂离子正极集流体包括依次层叠的柔性支撑层、导热连接层和金属导电层；
4、所述柔性支撑层由纳米纤维素基体和mofs晶体组成，所述纳米纤维素基体为纳米纤维素形成的致密的三维网络结构，所述mofs晶体原位生长于所述三维网络结构中；
5、所述导热连接层由多巴胺基体和分散于所述多巴胺基体中的氮化硼纳米片组成；
6、所述金属导电层采用物理气相沉积工艺在所述导热连接层的表面形成。
7、本专利技术提供的柔性高安全锂离子正极集流体包括柔性支撑层、导热连接层和金属导电层组成的三层结构，其中，柔性支撑层以纳米纤维素为基体，为正极集流体提供了足够的强度和柔韧性；导热连接层中掺杂有氮化硼纳米片，提高了正极集流体的导热性能；金属导电层在保证正极集流体导电性能的同时大幅降低了正极集流体的质量。
8、首先，本专利技术利用柔性支撑层增强正极集流体的机械可加工性，使得正极集流体具备优异的柔韧性和机械强度，在多次弯折过程中不易产生折痕或脆断。其次，通过多巴胺自聚合形成的聚多巴胺作为多巴胺基体，以氮化硼纳米片作为填料，形成了导热连接层，一方面利用氮化硼纳米片优异的导热性能，提高了锂离子电池在充放电过程中的安全性，另一方面利用氮化硼纳米片在导热连接层表面形成的粗糙结构，为后续金属导电层的沉积提供了足够数量的锚固点，进而提高了导热连接层与金属导电层之间的界面强度。再次，本专利技术通过物理气相沉积工艺在导热连接层表面沉积形成金属导电层，在确保其导电性的同时可大幅度降低集流体的整体质量密度，从而大幅降低锂电池的质量，提高锂电池的能量密度。
9、纳米纤维素具有较高的比表面积和较大的长径比，通过纤维之间的物理缠绕作用可以形成具有三维网络结构的轻质多孔的柔性支撑层，表现出优异的力学性能，在电解液中也能保持稳定的物理化学特性。此外，纳米纤维素表面具有大量的羟基，有利于mofs晶体在纳米纤维素上的原位生长和负载固定，从而显著提高mofs晶体在柔性支撑层内的分散均匀性，使得mofs晶体保持最佳性能。本专利技术将纳米纤维素与mofs晶体结合制备得到了具有高孔隙率和多级孔结构的柔性支撑层，并以此作为集流体的柔性支撑基底，在柔性支撑层中形成了丰富的电解液传输通道。此外，物理缠绕后形成的纳米纤维素三维立体网络结构与具有分级多孔结构的mofs晶体之间的协同作用赋予了柔性支撑层优异的电化学性能及结构稳定性，在对本专利技术提供的集流体弯曲折叠若干次后，柔性支撑层的内部结构仍可保持稳定不变形。
10、本专利技术提供的正极集流体在柔性支撑层的基础上设置了导热连接层，氮化硼纳米片在正极集流体中发挥了两方面技术效果，一方面，氮化硼纳米片具备较高的导热系数，从而赋予了正极集流体优异的导热能力，使得装配后的锂离子电池在充放电过程中的热量均匀传导，避免热量聚焦导致的析锂现象发生，确保锂离子电池在应用时的安全性；另一方面，通过在柔性支撑层表面涂覆或浸泡形成导热连接层，利用氮化硼纳米片的纳米级尺度提高了柔性支撑层表面的粗糙度，为后续金属导电层的沉积附着提供了有利条件，增大了柔性支撑层与金属导电层之间的接触面积，提高了柔性支撑层与金属导电层之间的界面强度。
11、由于氮化硼纳米片的表面缺少极性官能团，与柔性支撑层之间无法形成相互作用，二者之间的界面相容性较差，因此本专利技术通过多巴胺的自聚合对氮化硼纳米片进行表面包覆；同时，由于聚多巴胺分子链上存在丰富的亚氨基基团，可以与纳米纤维素分子上的羟基发生反应形成共价键，利用聚多巴胺对氮化硼纳米片的包覆改善了氮化硼纳米片与柔性支撑层之间的界面性能，一方面，提高了导热连接层与柔性支撑层之间的剥离强度，延长了正极集流体的使用寿命和稳定性；另一方面，消除了二者之间的界面缝隙，有助于降低导热连接层与柔性支撑层之间的界面热阻，提高了正极集流体的导热效率，使得正极极片产生的热量能尽快通过导热连接层传导至柔性支撑层。
12、作为本专利技术一种优选的技术方案，以所述柔性支撑层的总质量分数为100wt％计，所述纳米纤维素的质量分数为60-70wt％，例如可以是60wt％、61wt％、62wt％、63wt％、64wt％、65wt％、66wt％、67wt％、68wt％、69wt％或70wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，其余为mofs晶体。
13、在一些可选的实例中，所述柔性支撑层的厚度为20-30μm，例如可以是20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm或30μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
14、在一些可选的实例中，以所述导热连接层的总质量分数为100wt％计，所述氮化硼纳米片的质量分数为5-15wt％，例如可以是5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％或15wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，其余为多巴胺。
15、在一些可选的实例中，所述导热连接层的厚度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种柔性高安全锂离子正极集流体，其特征在于，所述柔性高安全锂离子正极集流体包括依次层叠的柔性支撑层、导热连接层和金属导电层；
2.根据权利要求1所述的柔性高安全锂离子正极集流体，其特征在于，以所述柔性支撑层的总质量分数为100wt％计，所述纳米纤维素的质量分数为60-70wt％，其余为MOFs晶体；
3.根据权利要求1所述的柔性高安全锂离子正极集流体，其特征在于，所述柔性支撑层采用如下方法制备得到：
4.根据权利要求3所述的柔性高安全锂离子正极集流体，其特征在于，步骤(Ⅰ)中，所述金属盐包括硝酸铝、硝酸锌、硝酸钴、硝酸镁、醋酸铜、醋酸铝、醋酸锌、醋酸钴、醋酸镁、醋酸铜的任意一种或至少两种的组合；
5.根据权利要求1所述的柔性高安全锂离子正极集流体，其特征在于，所述导热连接层采用如下方法制备得到：
6.根据权利要求5所述的柔性高安全锂离子正极集流体，其特征在于，所述Tirs-HCl缓冲液的pH值为8-9；
7.根据权利要求1所述的柔性高安全锂离子正极集流体，其特征在于，所述金属导电层采用如下方法制备得到：<...
【技术特征摘要】
1.一种柔性高安全锂离子正极集流体，其特征在于，所述柔性高安全锂离子正极集流体包括依次层叠的柔性支撑层、导热连接层和金属导电层；
2.根据权利要求1所述的柔性高安全锂离子正极集流体，其特征在于，以所述柔性支撑层的总质量分数为100wt％计，所述纳米纤维素的质量分数为60-70wt％，其余为mofs晶体；
3.根据权利要求1所述的柔性高安全锂离子正极集流体，其特征在于，所述柔性支撑层采用如下方法制备得到：
4.根据权利要求3所述的柔性高安全锂离子正极集流体，其特征在于，步骤(ⅰ)中，所述金属盐包括硝酸铝、硝酸锌、硝酸钴、硝酸镁、醋酸铜、醋酸铝、醋酸锌、醋酸钴、醋酸镁、醋酸铜的任意一种或至少两种的组合；
5.根据权利要求1所述的柔性高安全锂离子正极集流体，...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡明军，李荐，王利华，尚雷，刘斌，
申请(专利权)人：浙江煌能新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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