一种锂离子电池集流体用涂层浆料、集流体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池集流体用涂层浆料、集流体及其制备方法，涂层浆料的原料按质量百分比包括：石墨烯0.5‑2％、碳纳米管0.5‑2％、导电炭黑1.2‑2.5％、防沉分散液10‑45％、粘结剂3‑5％、表面活性剂0.3‑1％、溶剂42.5‑84.5％。本发明专利技术提出的锂离子电池集流体用涂层浆料、集流体及其制备方法，所述浆料涂覆于集流体材料表面能缩小正负极的活性物质迁移的距离，改善电池界面，提高电池循环和安全性能及倍率性能，同时能降低集流体的质量，提高活性物质的质量，提升电池能量密度。

A coating slurry, collector and its preparation method for collector of lithium ion batteries

The present invention discloses a coating slurry, a collecting fluid and a preparation method for collecting fluid of lithium ion batteries. The raw materials of the coating slurry include graphene 0.5_2%, carbon nanotubes 0.5_2%, conductive carbon black 1.2_2.5%, anti-sedimentation dispersion 10_45%, binder 3_5%, surfactant 0.3_1%, solvent 42.5_84.5% according to the mass percentage. The coating slurry, collecting fluid and its preparation method for collecting fluid of lithium ion batteries are proposed. The slurry coated on the surface of collecting fluid material can reduce the migration distance of active material of positive and negative electrodes, improve the interface of batteries, improve the cycle and safety performance of batteries and the rate performance, at the same time, reduce the quality of collecting fluid, improve the quality of active material and enhance the energy density of batteries.

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池集流体用涂层浆料、集流体及其制备方法
本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种锂离子电池集流体用涂层浆料、集流体及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着人类发展对能源的需求增大和环境资源的限制双重作用，需要在锂电池中，尽可能的利用少的资源获取较大的电池能量密度来发展电动汽车。但是电池的正负极的界面接触性能会直接影响电池的特性，如电池的容量、内阻、倍率、循环和自放电等性能。目前锂离子电池正负极的集流体材料通常为高高纯度的多孔铝(铜)箔，而传统正负极片的制片方式为直接将活性物质涂覆与集流体本身上，而集流体与活性物质通过物理接触方式将电化学产生的活性离子汇集并导出至外电路，从而实现化学能与电能的相互转化。当电池逐步活化时，温度升高，集流体与活性物质间通过物理接触方式的接触内阻变大、自放电等出现不能满足高比能量密度稳定性的要求。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种锂离子电池集流体用涂层浆料、集流体及其制备方法，所述浆料涂覆于集流体材料表面能缩小正负极的活性物质迁移的距离，改善电池界面，提高电池循环和安全性能及倍率性能，同时能降低集流体的质量，提高活性物质的质量，提升电池能量密度。本专利技术提出的一种锂离子电池集流体用涂层浆料，其原料按质量百分比包括：石墨烯0.5-2％、碳纳米管0.5-2％、导电炭黑1.2-2.5％、防沉分散液10-45％、粘结剂3-5％、表面活性剂0.3-1％、溶剂42.5-84.5％。优选地，所述防沉分散液由防沉分散剂和溶剂组成，且防沉分散剂与溶剂的质量比为3-6：94-97。优选地，所述防沉分散剂为海藻酸钠盐、硅酸钠盐、硅溶胶、羧甲基纤维素钠盐中的一种或者多种的混合物。优选地，所述粘结剂为水性聚丙烯酸改性树脂、聚乙烯醇、SBR、羧基丁苯胶乳、苯乙烯和丙烯酸共聚而成的阴离子型乳液树脂、醋酸乙烯与丙烯酸酯共聚物乳液、导电银胶、醋酸乙烯与乙烯共聚物、铝箔胶、铜箔胶、低毒粘合剂LDT-876、丙烯腈多元共聚物中的一种或者多种的混合物。优选地，所述丙烯腈多元共聚物为丙烯腈多元共聚物LA135、丙烯腈多元共聚物LA132、丙烯腈多元共聚物LA133中的一种或者多种的混合物。优选地，所述表面活性剂为聚醚改性硅油、氟碳表面活性剂中的一种或者两种的混合物。优选地，所述氟碳表面活性剂为非离子氟碳表面活性剂、阴离子氟碳表面活性剂、阳离子氟碳表面活性剂、两性氟碳表面活性剂、含硅氟碳表面活性剂中的一种或者多种的混合物。优选地，所述溶剂为水系溶剂。优选地，所述溶剂为水、甲醇、乙醇、异丙醇、甲醛溶液、乙醛溶液、酮、醚中的一种或多种的混合物。优选地，所述溶剂为水。本专利技术还提出的一种锂离子电池集流体，含有所述锂离子电池集流体用涂层浆料制成的涂层。本专利技术还提出的一种所述锂离子电池集流体的制备方法，包括以下步骤：S1、制备所述锂离子电池集流体用涂层浆料；S2、使用涂覆机将制备的锂离子电池集流体用涂层浆料涂覆在经过处理的集流体材料表面，烘干后得到所述锂离子电池集流体。优选地，在S2中，所述集流体材料为多孔铝箔或者多孔铜箔；所述多孔铜箔的孔隙率为17％-30％，多孔铝箔的孔隙率为20％-40％；所述涂覆机的涂覆速度为15-40米/分钟，烘干的温度为70-90℃。优选地，在S2中，使用微凹涂覆机将制备的锂离子电池集流体用涂层浆料涂覆在经过处理的集流体材料的两个表面，且两个表面的涂覆厚度相同，均为0.5-4μm。优选地，所述的经过处理的集流体材料为经过酸洗、碱洗、水洗、煅烧后的洁净的多孔铝箔或多孔铜箔。本专利技术还提出的一种所述锂离子电池集流体用涂层浆料的制备方法，包括以下步骤：S1、制备防沉分散液：将防沉分散剂和水系溶剂按质量百分比为5％：95％的比例加入分散机中，按照公转1800rpm，进行分散2-4小时得到防沉分散液；S2、在防沉分散液中加入表面活性剂及导电剂并分散：取防沉分散液，加入表面活性剂，在1200rpm的转速下低速混合0.5-2小时，加入石墨烯、碳纳米管、导电炭黑和溶剂分散均匀，最后加入粘结剂，在转速为400-800rpm的条件下混合0.5-1h得到灰黑色浆料，过200目筛网得到所述锂离子电池集流体用涂层浆料。优选地，在S1中，所述分散机的冷却水循环控制合浆温度为20-35℃，功率为1000-8000W。优选地，在S2中，加入石墨烯、碳纳米管、导电炭黑和溶剂分散均匀的过程中，包括下述步骤：在2800rpm的转速下，先加入石墨烯和溶剂分散1-2小时，然后加入导电炭黑继续分散1-2小时，再加碳纳米管分散1小时；或者，先加入导电炭黑和溶剂分散1-2小时，再加入石墨烯分散1-2小时，再加碳纳米管分散1小时；或者，先加入石墨烯和溶剂分散1-2小时，再加入碳纳米管分散1-2小时，再加导电炭黑分散1小时。本专利技术中所述导电银胶由银粉、改性酚醛树脂、水性溶剂、固化剂、分散助剂组成，且银粉、改性酚醛树脂、水性溶剂、固化剂、分散助剂的重量比为65：11：9：3：12。本专利技术中，为了改善电池的安全性和循环等性能，在已经过处理的多孔集流体铝(铜)箔上涂覆由石墨烯、碳纳米管、导电炭黑等组成的具有粘附性的活性层，此涂层可以缩小正负极的活性物质迁移的距离，能降低活性材料与集流体之间的界面阻抗，改善电池界面，同时能显著提升电池中活性物质在正负极片上的离子活性，并通过提高二者之间的粘附力强度，提升电池循环寿命、安全性能、倍率性能，同时能降低集流体的质量，提高活性物质的质量，提升电池能量密度。本专利技术的优点和有益效果是：(1)本专利技术制备的浆料中所用材料均为水性物质，且用量较小、制备过程简单、低环境污染、可重复性强，综合成本较低。(2)本专利技术制备的浆料具有较好可涂覆性能和较强的可加工性能，采用微凹涂覆方式制成的涂层导电性较强。(3)本专利技术制备的浆料涂覆后的涂层性能稳定，制成的电芯在热压工艺下涂层和正负极极片的活性物质间又具有较好的粘附力，可提高电池的性能。(4)本专利技术制备的浆料涂覆后的涂层，在电芯制程中活性物质能够充分嵌入到水系底涂集流体中的底涂层中，并借由凹凸不平、粗糙度较高的底涂层，实现其在水系底涂集流体中的牢固粘附，增大了水系底涂集流体和活性物质之间的剥离强度和剥离难度，减少了极片漏箔的发生，增强了电池的安全性。附图说明图1为将本专利技术实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和实施例5中涂层浆料制成的集流体制作成的扣式电池的倍率性能图。具体实施方式下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1本专利技术提出的所述锂离子电池集流体用涂层浆料的制备方法，包括以下步骤：S1、将CMC和去离子水按质量配比为5：95加入分散机中，控制分散机温度为25℃、转速为1800rmp，分散4个小时得到防沉分散液；S2、按重量百分比，取15％防沉分散液、1％SiC类聚醚改性硅油表面活性剂加入分散机中，保持分散机的温度为25℃、转速为1200rmp，分散2h，然后加入1.5％石墨烯和74％去离子水，转速2800rmp，分散2小时，加入1.5％碳纳米管，转速2800rmp，分散1小时，加入2％导电炭黑，转速2800rmp分散1小时得黑色浆料；再向得到的黑色浆料中加入5％的水性丙烯腈多元共聚物，转速400rmp，分散0.5h得到黏度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池集流体用涂层浆料，其特征在于，其原料按质量百分比包括：石墨烯0.5‑2％、碳纳米管0.5‑2％、导电炭黑1.2‑2.5％、防沉分散液10‑45％、粘结剂3‑5％、表面活性剂0.3‑1％、溶剂42.5‑84.5％。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池集流体用涂层浆料，其特征在于，其原料按质量百分比包括：石墨烯0.5-2％、碳纳米管0.5-2％、导电炭黑1.2-2.5％、防沉分散液10-45％、粘结剂3-5％、表面活性剂0.3-1％、溶剂42.5-84.5％。2.根据权利要求1所述锂离子电池集流体用涂层浆料，其特征在于，所述防沉分散液由防沉分散剂和溶剂组成，且防沉分散剂与溶剂的质量比为3-6：94-97。3.根据权利要求2所述锂离子电池集流体用涂层浆料，其特征在于，所述防沉分散剂为海藻酸钠盐、硅酸钠盐、硅溶胶、羧甲基纤维素钠盐中的一种或者多种的混合物。4.根据权利要求1-3中任一项所述锂离子电池集流体用涂层浆料，其特征在于，所述粘结剂为水性聚丙烯酸改性树脂、聚乙烯醇、SBR、羧基丁苯胶乳、苯乙烯和丙烯酸共聚而成的阴离子型乳液树脂、醋酸乙烯与丙烯酸酯共聚物乳液、导电银胶、醋酸乙烯与乙烯共聚物、铝箔胶、铜箔胶、低毒粘合剂LDT-876、丙烯腈多元共聚物中的一种或者多种的混合物；优选地，所述丙烯腈多元共聚物为丙烯腈多元共聚物LA135、丙烯腈多元共聚物LA132、丙烯腈多元共聚物LA133中的一种或者多种的混合物。5.根据权利要求1-4中任一项所述锂离子电池集流体用涂层浆料，其特征在于，所述表面活性剂为聚醚改性硅油、氟碳表面活性剂中的一种或者两种的混合物；优选地，...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪江秀，郑刚，李晓俊，杨茂萍，樊少娟，李格，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34