一种高倍率涂碳箔材及其制备方法技术

技术编号：42639063 阅读：55 留言：0更新日期：2024-09-06 01:36

本发明专利技术涉及电池技术领域，具体是一种高倍率涂碳箔材及其制备方法。本发明专利技术制备了一种高倍率涂碳箔材，包括光箔、形成于光箔表面的第二碳基导电层和形成于第二碳基导电层表面的第一碳基导电层。具体步骤为：将第一碳基导电剂、第二碳基导电剂、粘接剂和溶剂混合搅拌，制备得到第一导电浆料；将第三碳基导电剂、第四碳基导电剂、粘接剂和溶剂混合搅拌，制备得到第二导电浆料；通过将第二导电浆料涂覆于光箔之上并干燥，得到中间箔材；再将第一导电浆料涂覆于中间箔材之上并干燥，得到成品。本发明专利技术制备得到的成品箔材具有良好的导电性能和倍率性能，能够显著提升电池的倍率性能和使用寿命，因此在电池技术领域具有广阔的应用前景。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池，具体是一种高倍率涂碳箔材及其制备方法。

技术介绍

1、随着电子产品的快速发展，对材料的要求日益提高，特别是需要材料具备导电性、耐高温和耐腐蚀等特性。在这个背景下，涂碳箔材作为一种导电性良好、耐高温和耐腐蚀的材料被广泛应用于电子产品的散热部件和连接线路等关键部位，有效提升了电子产品的性能和稳定性。涂碳箔材通过将分散好的导电剂均匀、细腻地涂覆在光箔箔材上，以提高箔材与后续涂覆的电极材料之间的导电性能，从而提升电池的倍率性能。涂碳箔材制备过程中，导电层的导电效率和结合力至关重要。然而，目前存在一些技术问题尚待解决。首先，现有的导电剂导电效率不高，导致制备的涂碳箔材导电性无法显著提高电极的倍率性能，同时也增加了生产成本。其次，导电层与电极材料层之间结合力不足，导致界面电阻较大，未能实现提高箔材与电极材料之间导电性能的设计预期。此外，由于结合力不强，导电层与电极材料层之间在电池全生命周期内可能发生涂炭层与电极材料层一起从箔材上脱落的情况，从而缩短了电池的寿命。

2、为了克服现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种高倍率涂碳箔材及其制备方法。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种高倍率涂碳箔材及其制备方法，以解决现有技术中的问题。

2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：

3、一种高倍率涂碳箔材，包括光箔和形成于光箔表面的导电层；所述导电层包括形成于光箔表面的第二碳基导电层和形成于第二碳基导电层表面的第一碳基导电层；</p>

4、将第一碳基导电剂、第二碳基导电剂、溶剂、粘接剂混合得到第一导电浆料，将第三碳基导电剂、第四碳基导电剂、溶剂、粘接剂混合得到第二导电浆料；

5、将第二导电浆料涂覆至光箔表面，经干燥后得到第二碳基导电层；将第一导电浆料涂覆至第二导碳基电层表面，经干燥后得到第一碳基导电层。

6、较为优化地，所述第二导电浆料中第三碳基导电剂和所述第四碳基导电剂的质量比为b，第一导电浆料中第一碳基导电剂和所述第二碳基导电剂的质量比为a；a和b满足关系a＞b，且a/b≤100。

7、较为优化地，a的范围为0.1-10，b的范围为0.1-10。

8、较为优化地，所述第一碳基导电层厚度大于所述第二碳基导电层。

9、较为优化地，维度是指导电剂颗粒的立体结构的维度；一个点(没有长度、宽度和高度)是零维；一条直线(只有长度)是一维；一个平面(有长度和宽度)是二维；一个立体(有长度、宽度和高度)是三维。

10、较为优化地，零维导电剂指内部无孔隙的点状颗粒导电剂，如super p、炭黑、科琴黑；一维导电剂指线状导电剂，如碳纳米管；二维导电剂是指具有平面结构的导电剂，如石墨烯；三维导电剂指内部有丰富的孔隙结构或规则三维框架结构的导电剂，如活性炭。

11、较为优化地，所述第一碳基导电剂、第三碳基导电剂为一维、二维或三维导电剂，具体为活性炭、碳纳米管、石墨烯中的任意一种；所述第二碳基导电剂、第四碳基导电剂为零维、一维或二维导电剂，具体为super p、科琴黑、炭黑、碳纳米管、石墨烯中的任意一种；第三碳基导电剂的维度大于第四碳基导电剂的维度；第一碳基导电剂的维度大于第二碳基导电剂的维度。

12、较为优化地，所述第一导电剂和第三导电剂的种类相同；所述第二导电剂和第四导电剂的种类相同。

13、较为优化地，所述粘接剂为聚偏二氟乙烯、丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚氧化乙烯、水性环氧树脂中的任意一种或多种；所述溶剂为乙醇、丙酮、甲醇、去离子水中的任意一种；所述第一导电浆料、第二导电浆料中还可以添加分散剂，分散剂为水性聚丙烯酸钠、聚甲基丙烯酸酯中的任意一种或多种。

14、较为优化地，由于第二碳基导电层的作用是建立光箔和第一碳基导电层之间的连接，兼顾结合强度以及导电网络一致性，其本身的导电性能弱于第一碳基导电层，故其厚度越薄越有利于提升导电层整体的导电性能，但也不可过薄，过薄结合强度无法保证。

15、较为优化地，第一碳基导电层和第二碳基导电层选用同种导电剂更有利于提高双层涂覆过程中的相容性，提高导电层在厚度方向上的导电一致性，也有利于减少原料种类，降低生产原料、生产线管理的生产成本。

16、一种高倍率涂碳箔材的制备方法，包括以下步骤：

17、步骤一：将第一碳基导电剂、第二碳基导电剂、溶剂、粘接剂混合得到第一导电浆料，其中第一导电浆料中第一碳基导电剂和第二碳基导电剂的质量比为a；将第三碳基导电剂、第四碳基导电剂、溶剂、粘接剂混合得到第二导电浆料，其中第二导电浆料中第三碳基导电剂和第四碳基导电剂的质量比为b；a和b满足关系a＞b，且a/b≤100；

18、步骤二：将第二导电浆料涂覆于光箔之上并干燥，得到中间箔材；

19、步骤三：将第一导电浆料涂覆于中间箔材之上并干燥，得到成品。

20、较为优化地，步骤一中，所述第一导电浆料中第一碳基导电剂、第二碳基导电剂、粘接剂的质量比为(3-8)：(1-4)：(4-10)，所述第二导电浆料中第三碳基导电剂、第四碳基导电剂、粘接剂的质量比为(3-8)：(1-4)：(4-10)。

21、较为优化地，步骤一中，第一导电浆料的混料步骤为：将第一碳基导电剂、第二碳基导电剂按质量比为a进行混配，加入20wt％的溶剂进行低速捏合搅拌，以公转20-40r/min、自转1000-1800r/min的速度搅拌90min-150min；再加入粘结剂、40wt％的溶剂进行低速捏合搅拌，以公转20-40r/min、自转1000-1800r/min的速度搅拌60min-90min；再加入40wt％溶剂进行高速分散搅拌，以公转35-50r/min、自转2000-3500r/min的速度搅拌60min-90min；第二导电浆料的混料步骤为：将第三碳基导电剂、第四碳基导电剂按质量比为b进行混配，加入20wt％的溶剂进行低速捏合搅拌，以公转20-40r/min、自转1000-1800r/min的速度搅拌90min-150min；再加入粘结剂、40wt％的溶剂进行低速捏合搅拌，以公转20-40r/min、自转1000-1800r/min的速度搅拌60min-90min；再加入40wt％溶剂进行高速分散搅拌，以公转35-50r/min、自转2000-3500r/min的速度搅拌60min-90min。

22、本专利技术的有益效果：

23、本专利技术制备了一种高倍率涂碳箔材，包括光箔、形成于光箔表面的第二碳基导电层和形成于第二碳基导电层表面的第一碳基导电层。具体步骤为：将第一碳基导电剂、第二碳基导电剂、粘接剂和溶剂混合搅拌，制备得到第一导电浆料；将第三碳基导电剂、第四碳基导电剂、粘接剂和溶剂混合搅拌，制备得到第二导电浆料；通过将第二导电浆料涂覆于光箔之上并干燥，得到中间箔材；再将第一导电浆料涂覆于中间箔材之上并干燥，得到成品。

24、本专利技术的特点在于，常规的涂碳箔材通常选用单一的一维导本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高倍率涂碳箔材，其特征在于：包括光箔和形成于光箔表面的导电层；所述导电层包括形成于光箔表面的第二碳基导电层和形成于第二碳基导电层表面的第一碳基导电层；

2.根据权利要求1所述的一种高倍率涂碳箔材，其特征在于：所述第二导电浆料中第三碳基导电剂和第四碳基导电剂的质量比为b，所述第一导电浆料中第一碳基导电剂和第二碳基导电剂的质量比为a；a和b满足关系a＞b，且a/b≤100。

3.根据权利要求1所述的一种高倍率涂碳箔材，其特征在于：a的范围为0.1-10，b的范围为0.1-10。

4.根据权利要求1所述的一种高倍率涂碳箔材，其特征在于：所述第一碳基导电层厚度大于所述第二碳基导电层。

5.根据权利要求1所述的一种高倍率涂碳箔材，其特征在于：所述第一碳基导电剂、第三碳基导电剂为一维、二维或三维导电剂，具体为活性炭、碳纳米管、石墨烯中的任意一种；所述第二碳基导电剂、第四碳基导电剂为零维、一维或二维导电剂，具体为Super P、科琴黑、炭黑、碳纳米管、石墨烯中的任意一种；所述第三碳基导电剂的维度大于所述第四碳基导电剂的维度；所述第一碳基导

6.根据权利要求1所述的一种高倍率涂碳箔材，其特征在于：所述粘接剂为聚偏二氟乙烯、丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚氧化乙烯、水性环氧树脂中的任意一种或多种；所述溶剂为乙醇、丙酮、甲醇、去离子水中的任意一种；所述第一导电浆料、第二导电浆料中还可以添加分散剂，分散剂为水性聚丙烯酸钠、聚甲基丙烯酸酯中的任意一种或多种。

7.一种高倍率涂碳箔材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种高倍率涂碳箔材的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述第一导电浆料中第一碳基导电剂、第二碳基导电剂、粘接剂的质量比为(3-8)：(1-4)：(4-10)，所述第二导电浆料中第三碳基导电剂、第四碳基导电剂、粘接剂的质量比为(3-8)：(1-4)：(4-10)。

9.根据权利要求7所述的一种高倍率涂碳箔材的制备方法，其特征在于：步骤一中，第一导电浆料的混料步骤为：将第一碳基导电剂、第二碳基导电剂按质量比为a进行混配，加入20wt％的溶剂进行低速捏合搅拌，以公转20-40r/min、自转1000-1800r/min的速度搅拌90min-150min；再加入粘结剂、40wt％的溶剂进行低速捏合搅拌，以公转20-40r/min、自转1000-1800r/min的速度搅拌60min-90min；再加入40wt％溶剂进行高速分散搅拌，以公转35-50r/min、自转2000-3500r/min的速度搅拌60min-90min；第二导电浆料的混料步骤为：将第三碳基导电剂、第四碳基导电剂按质量比为b进行混配，加入20wt％的溶剂进行低速捏合搅拌，以公转20-40r/min、自转1000-1800r/min的速度搅拌90min-150min；再加入粘结剂、40wt％的溶剂进行低速捏合搅拌，以公转20-40r/min、自转1000-1800r/min的速度搅拌60min-90min；再加入40wt％溶剂进行高速分散搅拌，以公转35-50r/min、自转2000-3500r/min的速度搅拌60min-90min。

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【技术特征摘要】

3.根据权利要求1所述的一种高倍率涂碳箔材，其特征在于：a的范围为0.1-10，b的范围为0.1-10。

4.根据权利要求1所述的一种高倍率涂碳箔材，其特征在于：所述第一碳基导电层厚度大于所述第二碳基导电层。

5.根据权利要求1所述的一种高倍率涂碳箔材，其特征在于：所述第一碳基导电剂、第三碳基导电剂为一维、二维或三维导电剂，具体为活性炭、碳纳米管、石墨烯中的任意一种；所述第二碳基导电剂、第四碳基导电剂为零维、一维或二维导电剂，具体为super p、科琴黑、炭黑、碳纳米管、石墨烯中的任意一种；所述第三碳基导电剂的维度大于所述第四碳基导电剂的维度；所述第一碳基导电剂的维度大于所述第二碳基导电剂的维度。

7.一种高倍率涂碳箔材的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：管文倩，刘科，季玉琴，李学法，张国平，
申请(专利权)人：江阴纳力新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

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