一种快充型复合集流体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种快充型复合集流体及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)取多孔铜箔超声清洗后进行酸浸处理；(2)将第一粘结剂与溶剂混合得到胶液，取导电剂和第二粘结剂与胶液混合得到涂层导电浆料；(3)将涂层导电浆料涂覆在酸浸后多孔铜箔表面，得到所述快充型复合集流体；其中，步骤(2)所述第二粘结剂为电解液溶胀粘结剂。所述复合集流体制备工艺简单，电解液浸润效果好，同时增加负极活性物质与箔材的接触面，缩小锂离子迁移半径，提高导电效率。提高导电效率。

【技术实现步骤摘要】
一种快充型复合集流体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种快充型复合集流体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前石油等燃料资源正在逐步枯竭，为了应对这些燃料资源短缺的问题，各行各业都开始寻找相应的替代能源。当今社会，由于便携式可移动电子产品的功能越来越强大，电能消耗越来越快，因此需要续航能力更强、容量更大的可快速充电电池为其提供电力能源。汽车行业自然也不例外，新能源电动汽车就在这一形势下应运而生，但是面对新能源电动汽车的使用，大家最关心的莫过于其电池性能。随着动力电池能量密度的不断提升和成本的不断降低，电动汽车的续航里程也在不断增加。目前推出的电动汽车的续航里程普遍超过500km，部分中高端车型续航里程达到600k m以上，消费者对于续航里程的焦虑逐步在化解，但随之而来的问题是对充电便捷性的考量，能否像传统车加油一样实现快速充电，成为消费者关注的新焦点。电池快充技术就是目前解决充电便捷性的关键。
[0003]锂离子电池实现快速充电，短时间内内阻升高较小是完全可行的，而随着寿命的衰减，电池的内阻升高导致功率下降，使得电池充电能力下降，并且温升过高导致寿命加速衰减；目前快充锂离子电池材料体系选择研究重点主要有正极材料、负极材料和电解液3个方面，负极作为充电过程中Li
+
的接受体，是快充电池设计中最重要的环节。负极材料必须具备快速接纳大量嵌入Li
+
的能力，否则在快充过程中，会在负极表面沉积、析出，形成锂枝晶，产生安全隐患。目前的快速充电技术主要集中于负极快充型材料的选择，粒度更小，比表面积更大，另一方面则降低极片面密度以及压实密度。但这些都会对锂离子电池的能量密度造成影响。因此，一方面提升电池的充电速度，另一方面能够保持锂离子电池的能量密度成为快速充电技术不得不面对的挑战。
[0004]CN108878893A公开了一种快充锂离子电池负极用改性集流体及其制备方法，其中改性集流体包括集流体本体，及由内往外依次设置在集流体本体正面的第一碳纳米管掺杂石墨涂层、第一钛酸锂涂层；以及设置在其反面的第二碳纳米管掺杂石墨涂层、第二钛酸锂涂层。
[0005]CN113675373A公开了一种快充型锂离子电池阳极极片，所述阳极极片包括集流体，所述集流体表面连接有第一膜片层，所述第一膜片层表面连接有第二膜片层。所述阳极极片能够在不影响电池充电能力的前提下解决因快充型粘结剂体积膨胀引起的膜片与集流体剥离的问题，从而改善快充型锂离子电池的循环性能。
[0006]上述方案所述快充型极片存在有压实密度和面密度低，制成电池的能量密度低的问题，因此亟需开发一种集流体以提升快充型电池的能量密度。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种快充型复合集流体及其制备方法和应用，所述复合集
流体制备工艺简单，电解液浸润效果好，同时增加负极活性物质与箔材的接触面，缩小锂离子迁移半径，提高导电效率。所述集流体可以提高极片的粘结力和柔韧性，避免在极片生产以及电池使用过程中出现的断裂问题，同时可防止电解液对集流体的腐蚀作用。
[0008]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种快充型复合集流体的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0010](1)取多孔铜箔超声清洗后进行酸浸处理；
[0011](2)将第一粘结剂与溶剂混合得到胶液，取导电剂和第二粘结剂与胶液混合得到涂层导电浆料；
[0012](3)将涂层导电浆料涂覆在酸浸后多孔铜箔表面，得到所述快充型复合集流体；
[0013]其中，步骤(2)所述第二粘结剂为电解液溶胀粘结剂。
[0014]本专利技术并不对步骤(1)和步骤(2)的操作顺序进行限定，可以先进行步骤(1)，也可以先进行步骤(2)。
[0015]本专利技术使用多孔铜箔不但可以降低箔材质量占比，提升极片粘结力与柔韧性，箔材通孔后，电解液可借助毛细作用，快速渗透进极片内部，并呈现立体式渗透扩散，消除部分电池极片中心浸润不到的问题，同时增加负极活性物质与箔材的接触面，缩小锂离子迁移半径，提高导电效率。
[0016]本专利技术在多孔铜箔表面设置复合涂层，表面涂覆层可提升多孔集流体的强度，避免在极片生产以及电池使用过程中出现的断裂问题，同时可防止电解液对集流体的腐蚀作用。所述复合涂层为导电剂与聚丙烯类粘结剂混合物，不但可以降低活性物质与集流体间的接触电阻，还可以利用聚丙烯类粘结剂的溶胀性能，提高集流体附近活性物质的保液能力，显著提升负极极片尤其循环后期的倍率充电能力，同时表面涂覆层还可以增强多孔集流体的强度，改善电池制做及使用过程中集流体强度下降容易断裂的现象。
[0017]优选地，步骤(1)所述多孔铜箔的厚度为5～8μm，例如：5μm、5.5μm、6μm、7μm或8μm等。
[0018]优选地，步骤(1)所述超声清洗包括按顺序经过丙酮
‑
乙醇
‑
去离子水清洗。
[0019]优选地，所述超声清洗的总时间为15～30min，例如：15min、18min、20min、25min或30min等。
[0020]优选地，所述酸浸处理的处理液包括醋酸。
[0021]优选地，所述醋酸的摩尔浓度为0.05～0.2mol/L，例如：0.05mol/L、0.08mol/L、0.1mol/L、0.15mol/L或0.2mol/L等。
[0022]优选地，所述酸浸处理的时间为2～4min，例如：2min、2.5min、3min、3.5min或4min等。
[0023]优选地，步骤(2)所述溶剂包括去离子水或聚吡咯烷酮。
[0024]优选地，所述溶剂为去离子水，所述第一粘结剂包括聚丙烯酸酯，羧甲基纤维素钠或丁苯橡胶中的任意一种或至少两种的组合。
[0025]优选地，所述溶剂为聚吡咯烷酮，所述第一粘结剂包括聚乙烯醇、聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯中的任意一种或至少两种的组合。
[0026]优选地，所述胶液的固含量为0.5～10％，例如：0.5％、1％、3％、5％、8％或10％
等。
[0027]优选地，步骤(2)所述导电剂包括石墨烯、碳纳米管或导电炭黑中的任意一种或至少两种的组合。
[0028]本专利技术所述集流体的涂覆层中加入导电剂，可在集流体与活性物质间构筑一层导电层，减小接触电阻，降低电池内阻，同时降低电池发热量，提高电池安全性能，并提高产品稳定性及一致性。
[0029]优选地，所述电解液溶胀粘结剂包括含有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)类聚合物电解液溶胀粘结剂。
[0030]本专利技术在集流体涂覆层中加入电解液溶胀粘结剂，所述电解液溶胀粘结剂，所述电解液溶胀粘结剂吸收电解液可在集流体表面形成电解液保液层，即使在循环后期，集流体表面仍有充足的电解液保证集流体附近的活性材料参与反应，保持快速充电能力。
[0031]优选地，所述导电剂和电解液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快充型复合集流体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)取多孔铜箔超声清洗后进行酸浸处理；(2)将第一粘结剂与溶剂混合得到胶液，取导电剂和第二粘结剂与胶液混合得到涂层导电浆料；(3)将涂层导电浆料涂覆在酸浸后多孔铜箔表面，得到所述快充型复合集流体；其中，步骤(2)所述第二粘结剂为电解液溶胀粘结剂。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述多孔铜箔的厚度为5～8μm。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述超声清洗包括按顺序经过丙酮
‑
乙醇
‑
去离子水清洗；优选地，所述超声清洗的总时间为15～30min；优选地，所述酸浸处理的处理液包括醋酸；优选地，所述醋酸的摩尔浓度为0.05～0.2mol/L；优选地，所述酸浸处理的时间为2～4min。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述溶剂包括去离子水或聚吡咯烷酮；优选地，所述溶剂为去离子水，所述第一粘结剂包括聚丙烯酸酯，羧甲基纤维素钠或丁苯橡胶中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述溶剂为聚吡咯烷酮，所述第一粘结剂包括聚乙烯醇、聚四氟...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓孝龙，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：