复合集流体及其制备方法、锂离子电池技术

本发明专利技术涉及集流体技术领域，尤其是涉及复合集流体及其制备方法、锂离子电池。本发明专利技术首先将金属氧化物或氟化物的盐溶液浸渍处理后进行阳极氧化，或，通过气相沉积将金属氧化物或氟化物沉积在铝箔集流体表面再进行阳极氧化，得到复合集流体前驱体；然后将导电材料和粘结材料混匀后通过凹版或微凹版的方式涂覆在复合集流体前驱体表面，得到复合集流体；进一步利用该复合集流体制备得到锂离子电池。本发明专利技术的中的复合集流体可以提高锂离子电池的能量密度；还有显著降低锂离子电池阻抗的优势；且制备得到的锂离子电池高温性能优异，安全性好。全性好。全性好。

【技术实现步骤摘要】
复合集流体及其制备方法、锂离子电池


[0001]本专利技术涉及集流体
，尤其是涉及复合集流体及其制备方法、锂离子电池。

技术介绍

[0002]目前电解液锂盐主要是LiPF6(六氟磷酸锂)，但LiPF6热稳定性和化学稳定性差，对水敏感，微量水容易分解产生HF，导致正极材料表面过渡金属溶解，并迁移到负极表面，破坏SEI膜，容易造成电池容量衰减甚至带来安全隐患。而且LiPF6价格大幅上涨，供应链紧张。LiFSI(双氟磺酰亚胺)性能优异，随着LiPF6价格大幅上涨，LiFSI制造工艺进步优化成本，经济型逐渐显现，LiFSI有望逐步过渡替代LiPF6单独使用。LiFSI相比LiPF6拥有更好的导电性、更高的电化学和热稳定性以及抗水解特性，尤其具有良好的高温性能。LiFSI在电池中还可以形成更薄、更均匀的SEI，可以有效减小枝晶对电池安全影响。
[0003]LiFSI对铝制集流体有腐蚀作用，目前抑制腐蚀的方法主要：一是添加防腐蚀添加剂，例如加入AlF3(三氟化铝)之后，在电极的循环过程中，AlF3将通过与集流体铝箔的可逆反应，均匀的沉积在铝箔上，形成钝化层，阻止铝与LiFSI的反应，从而起到防止铝箔腐蚀的作用(专利CN103377835A)。另外还可加入LiBOB(双草酸硼酸锂)等可以抑制铝箔腐蚀的锂盐(专利CN106450365A)。但防腐蚀添加剂和LiBOB加入会导致阻抗增加，增加电池内阻，导致电池性能劣化。
[0004]因此，制备一种耐腐蚀且致密性好、能够增强集流体导电性和界面结合力的复合集流体是至关重要的。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供复合集流体及其制备方法、锂离子电池。本专利技术首先将金属氧化物或氟化物的盐溶液浸渍处理后进行阳极氧化，或，通过气相沉积将金属氧化物或氟化物沉积在铝箔集流体表面再进行阳极氧化，得到复合集流体前驱体；然后将导电材料和粘结材料混匀后通过凹版或微凹版的方式涂覆在复合集流体前驱体表面，得到复合集流体；进一步利用该复合集流体制备得到锂离子电池。本专利技术的中的复合集流体可以提高锂离子电池的能量密度；还有显著降低锂离子电池阻抗的优势；且制备得到的锂离子电池高温性能优异，安全性好。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]本专利技术的第一个目的是提供一种复合集流体，包括铝箔集流体、抗腐蚀层和导电层，所述铝箔集流体外双面包覆有抗腐蚀层，抗腐蚀层外双面包覆有导电层。
[0008]在本专利技术的一个实施方式中，所述抗腐蚀层的厚度为100
‑
5000nm；所述导电层的厚度为100nm
‑
5000nm。
[0009]在本专利技术的一个实施方式中，所述抗腐蚀层由金属氧化物或氟化物组成。
[0010]在本专利技术的一个实施方式中，所述金属氧化物选自TiO2、Ta2O5、ZrO2、Nb2O5或Al2O3中的一种。
[0011]在本专利技术的一个实施方式中，所述氟化物选自AlF3、TiOF2、ZrOF2中的一种。
[0012]在本专利技术的一个实施方式中，所述导电层由导电材料和粘结材料组成。
[0013]在本专利技术的一个实施方式中，所述导电材料选自石墨烯、碳管、炭黑、石墨或碳纤维中的一种或几种。
[0014]在本专利技术的一个实施方式中，所述粘结材料选自聚丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂、聚丙烯腈、丁苯橡胶或羧甲基纤维素钠中的一种或几种。
[0015]本专利技术的第二个目的是提供一种上述复合集流体的制备方法，包括以下步骤：
[0016](1)将金属氧化物或氟化物的盐溶液在铝箔集流体表面浸渍处理后进行阳极氧化，或，通过气相沉积将金属氧化物或氟化物沉积在铝箔集流体表面再进行阳极氧化，得到复合集流体前驱体；
[0017](2)将导电材料和粘结材料混匀后通过凹版或微凹版的方式涂覆在步骤(1)制备得到的复合集流体前驱体表面，得到复合集流体。
[0018]本专利技术的第三个目的是提供一种锂离子电池，制备锂离子电池的集流体为上述复合集流体。
[0019]在本专利技术的一个实施方式中，将正极浆料涂覆在耐腐蚀集流体上，涂布得到正极极片，经过辊压、分条、激光切得到正极极片，加工正常。将正极极片、负极极片和隔膜组装后，经过注液、化成和分容得到锂离子电池。
[0020]在本专利技术的一个实施方式中，使用了LiFSI和复合集流体比只用铝箔作集流体的锂离子电池内阻低。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0022]本专利技术提供的复合集流体包含三层结构，铝箔集流体上包含有金属氧化物或氟化物的抗腐蚀层，该腐蚀层耐腐蚀且致密性好，可阻碍氧原子进一步向基材内部扩散，减缓了基材的腐蚀和氧化；进一步包覆的导电层可以增强集流体导电性和界面结合力，也具有良好的耐腐蚀性，从而加强了集流体耐腐蚀性，同时可以降低正极浆料中导电剂和粘结剂的用量，提高正极主材含量，提高锂离子电池的能量密度，还有显著降低锂离子电池阻抗的优势；且制备的锂离子电池高温性能优异，安全性好。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的复合集流体的结构示意图；
[0024]图中标号：1、铝箔集流体；2、抗腐蚀层；3、导电层。
具体实施方式
[0025]本专利技术提供一种复合集流体，包括铝箔集流体、抗腐蚀层和导电层，所述铝箔集流体外双面包覆有抗腐蚀层，抗腐蚀层外双面包覆有导电层。
[0026]在本专利技术的一个实施方式中，所述抗腐蚀层的厚度为100
‑
5000nm；所述导电层的厚度为100nm
‑
5000nm。
[0027]在本专利技术的一个实施方式中，所述抗腐蚀层由金属氧化物或氟化物组成。
[0028]在本专利技术的一个实施方式中，所述金属氧化物选自TiO2、Ta2O5、ZrO2、Nb2O5或Al2O3中的一种。
[0029]在本专利技术的一个实施方式中，所述氟化物选自AlF3、TiOF2、ZrOF2中的一种。
[0030]在本专利技术的一个实施方式中，所述导电层由导电材料和粘结材料组成。
[0031]在本专利技术的一个实施方式中，所述导电材料选自石墨烯、碳管、炭黑、石墨或碳纤维中的一种或几种。
[0032]在本专利技术的一个实施方式中，所述粘结材料选自聚丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂、聚丙烯腈、丁苯橡胶或羧甲基纤维素钠中的一种或几种。
[0033]本专利技术提供一种上述复合集流体的制备方法，包括以下步骤：
[0034](1)将金属氧化物或氟化物的盐溶液在铝箔集流体表面浸渍处理后进行阳极氧化，或，通过气相沉积将金属氧化物或氟化物沉积在铝箔集流体表面再进行阳极氧化，得到复合集流体前驱体；
[0035](2)将导电材料和粘结材料混匀后通过凹版或微凹版的方式涂覆在步骤(1)制备得到的复合集流体前驱体表面，得到复合集流体。
[0036]本专利技术提供一种锂离子电池，制备锂离子电池的集流体为上述复合集流体。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合集流体，其特征在于，包括铝箔集流体、抗腐蚀层和导电层，所述铝箔集流体外双面包覆有抗腐蚀层，抗腐蚀层外双面包覆有导电层。2.根据权利要求1所述的一种复合集流体，其特征在于，所述抗腐蚀层的厚度为100
‑
5000nm；所述导电层的厚度为100nm
‑
5000nm。3.根据权利要求2所述的一种复合集流体，其特征在于，所述抗腐蚀层由金属氧化物或氟化物组成。4.根据权利要求3所述的一种复合集流体，其特征在于，所述金属氧化物选自TiO2、Ta2O5、ZrO2、Nb2O5或Al2O3中的一种。5.根据权利要求3所述的一种复合集流体，其特征在于，所述氟化物选自AlF3、TiOF2、ZrOF2中的一种。6.根据权利要求2所述的一种复合集流体，其特征在于，所述导电层由导电材料和粘结材料组成。7.根据权利要求6所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李华，熊杰，郑春良，岳齐，
申请(专利权)人：上海兰钧新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：