集流体及其制作方法、极片和电池技术

本申请公开了一种集流体及其制作方法、极片和电池，涉及电池技术领域。本申请提供的集流体以及本申请提供的制作方法所制得的集流体，具有包含M

【技术实现步骤摘要】
集流体及其制作方法、极片和电池


[0001]本申请涉及电池
，具体而言，涉及集流体及其制作方法、极片和电池。

技术介绍

[0002]二次电池体系中，集流体是影响电池性能和成本的关键因素。当前研究的中，大多集中在电极材料或者电解液改性方面。而作为电池核心组成部分之一的集流体，人们研究很少。由于现有技术中集流体自身设计缺陷，分子亲和力和导电性能差，在电极材料沉积时，成核势垒高，使得电极材料难以均匀分散在集流体表面。导致在应用于二次电池时，难以实现高度可逆的脱嵌性能和出色的循环性能。
[0003]鉴于此，特提出本申请。

技术实现思路

[0004]本申请的目的包括提供一种性能优良且稳定的集流体及其制作方法。本申请的目的还包括提供一种包含有上述集流体的极片和电池。
[0005]本申请是这样实现的：
[0006]第一方面，本申请提供一种集流体的制作方法，包括：
[0007]获取粉末材料，粉末材料中含有导电陶瓷颗粒；
[0008]将粉末材料、多巴胺和3,3',5,5'
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四甲基联苯胺加入有机溶剂中进行搅拌至形成稳定的胶束，以得到第一混合物；
[0009]在第一混合物中加入氢氧化铵，引发多巴胺聚合，以得到含有聚多巴胺纳米微球的第二混合物；
[0010]从第二混合物中分离得到聚多巴胺纳米微球，对聚多巴胺纳米微球进行加热碳化，以得到原子分散产物M
x
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CNM，其中，M为导电陶瓷颗粒，CNM为纳米介孔碳微球；
>[0011]将原子分散产物M
x
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CNM分散于胶液中以得到至少两种不同浓度的分散液，将不同浓度的分散液按浓度从高到低依次涂覆于箔材上，烘干后得到集流体。
[0012]在可选的实施方式中，获取粉末材料的步骤，包括：
[0013]将表面活性剂溶解于乙醇溶液中；
[0014]加入导电陶瓷颗粒；
[0015]采用喷雾干燥的方式获得粉末材料。
[0016]在可选的实施方式中，表面活性剂为聚氧乙烯聚氧丙烯醚三嵌段共聚物。
[0017]在可选的实施方式中，将表面活性剂溶解于乙醇溶液中的步骤，包括：
[0018]通过高能球磨的方式将表面活性剂溶解于乙醇溶液中。
[0019]在可选的实施方式中，引发多巴胺聚合的步骤，包括通过超声破碎或振动搅拌引发多巴胺聚合。
[0020]在可选的实施方式中，从第二混合物中分离得到聚多巴胺纳米微球的步骤，包括：
[0021]从第二混合物中离心收集聚多巴胺纳米微球；
[0022]依次用去离子水和无水乙醇对聚多巴胺纳米微球进行洗涤，并干燥。
[0023]在可选的实施方式中，对聚多巴胺纳米微球进行加热碳化，以得到原子分散产物M
x
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CNM的步骤，包括：
[0024]将干燥后的聚多巴胺纳米微球在100～350℃下预热1～13h，然后在600～1200℃以0.1～10℃/min的升温速率碳化0.1～12h，以得到原子分散产物M
x
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CNM。
[0025]在可选的实施方式中，原子分散产物M
x
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CNM中，0＜x≤0.3。
[0026]在可选的实施方式中，胶液为PVDF胶液或CMC胶液。
[0027]在可选的实施方式中，箔材为铝箔或铜箔，箔材的厚度为6～25μm。
[0028]在可选的实施方式中，导电陶瓷颗粒的材质为氧化锆、碳化硅、氮化硅、氧化铝、氧化钍和氮化硼中的一种或多种。
[0029]第二方面，本申请提供一种集流体，由前述实施方式中任一项的集流体的制作方法制得。
[0030]第三方面，本申请提供一种集流体，包括箔材和涂覆于箔材表面的掺杂层，掺杂层的材质包括M
x
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CNM，其中，M为导电陶瓷颗粒，CNM为纳米介孔碳微球；M
x
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CNM为导电陶瓷颗粒附着在纳米介孔碳微球上；导电陶瓷颗粒在掺杂层的厚度方向上的掺杂浓度呈梯度分布，导电陶瓷颗粒在靠近箔材的一侧的掺杂浓度高于背离箔材的一侧的掺杂浓度。
[0031]在可选的实施方式中，原子分散产物M
x
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CNM中，0＜x≤0.3。
[0032]在可选的实施方式中，箔材为铝箔或铜箔，箔材的厚度为6～25μm。
[0033]在可选的实施方式中，导电陶瓷颗粒的材质为氧化锆、碳化硅、氮化硅、氧化铝、氧化钍和氮化硼中的一种或多种。
[0034]第四方面，本申请提供一种极片，包括前述实施方式的集流体，或者包括前述实施方式中任一项的集流体。
[0035]第五方面，本申请提供一种电池，包括前述实施方式的极片。
[0036]本申请具有以下有益效果：
[0037]本申请提供的集流体以及本申请提供的制作方法所制得的集流体，具有包含M
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CNM的掺杂层，并实现了导电陶瓷颗粒的梯度分布。通过引入导电陶瓷颗粒掺杂或附着在纳米介孔碳微球上，由于纳米介孔碳微球具有大表面积的均匀介孔结构，以及分散在碳纳米微球上的导电陶瓷颗粒和M
x
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CNM梯度分布的优点，实现了电极材料沉积低成核势垒，使得电极材料能够均匀分散在集流体表面，在应用于二次离子电池时，能够诱导钠离子或锂离子合理迁移和分布。本申请提供的集流体，具有较好的分子亲和力和导电性能，能够实现高度可逆的脱嵌性能和出色的循环性能。
[0038]本申请提供的极片包括上述的集流体或者上述制作方法制得的集流体，本申请提供的电池包括上述的极片，因此也具备上述集流体所带来的优异性能。
附图说明
[0039]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0040]图1为本申请实施例1中制备的(Si3N4)
0.1
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CNM的TEM/mapping图。
具体实施方式
[0041]此前，对于电池的改性工作一直集中在电极材料开发和电解液调整方面，对于电池的其他组成部分一直没有得到足够的重视。集流体作为电池的重要部分越来越成为电池性能发挥的重要节点。当前对于电池性能的提升，特别是在实际应用中与硬碳材料形成新的体系，首次库伦效率偏低是亟待解决的问题。
[0042]为此，本申请提出一种集流体及其制作方法，通过调控集流体表面导电陶瓷颗粒附着或掺杂介孔碳微球的梯度分布，不仅可以改善电芯导电性偏低的问题，还可以实现长循环等电化学性能，提高首次库伦效率，实现大幅度提高电池性能的效果。从而改善电池的电化学性能。
[0043]为使本申请实施例的目的、技术方案和优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集流体的制作方法，其特征在于，包括：获取粉末材料，所述粉末材料中含有导电陶瓷颗粒；将所述粉末材料、多巴胺和3,3',5,5'
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四甲基联苯胺加入有机溶剂中进行搅拌至形成稳定的胶束，以得到第一混合物；在所述第一混合物中加入氢氧化铵，引发多巴胺聚合，以得到含有聚多巴胺纳米微球的第二混合物；从所述第二混合物中分离得到所述聚多巴胺纳米微球，对所述聚多巴胺纳米微球进行加热碳化，以得到原子分散产物M
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CNM，其中，M为导电陶瓷颗粒，CNM为纳米介孔碳微球；将所述原子分散产物M
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CNM分散于胶液中以得到至少两种不同浓度的分散液，将不同浓度的所述分散液按浓度从高到低依次涂覆于箔材上，烘干后得到所述集流体。2.根据权利要求1所述的集流体的制作方法，其特征在于，获取粉末材料的步骤，包括：将表面活性剂溶解于乙醇溶液中；加入所述导电陶瓷颗粒；采用喷雾干燥的方式获得所述粉末材料。3.根据权利要求2所述的集流体的制作方法，其特征在于，将表面活性剂溶解于乙醇溶液中的步骤，包括：通过高能球磨的方式将所述表面活性剂溶解于所述乙醇溶液中；所述表面活性剂为聚氧乙烯聚氧丙烯醚三嵌段共聚物。4.根据权利要求1所述的集流体的制作方法，其特征在于，所述引发多巴胺聚合的步骤，包括通过超声破碎或振动搅拌引发多巴胺聚合。5.根据权利要求1所述的集流体的制作方法，其特征在于，从所述第二混合物中分离得到所述聚多巴胺纳米微球，对所述聚多巴胺纳米微球进行加热碳化的步骤，包括：从所述第二混合物中离心收集所述聚多巴胺纳米微球，依次用去离子水和无水乙醇对收集到的所述聚多巴胺纳米微球进行洗涤并干燥，得到干燥后的所述聚多巴胺纳米微球；将干燥后的所述聚多巴胺纳米微球在100～350℃下预热1～13h，然后在600～1200℃以0.1～10℃/min的升温速率碳化0.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王迪，董英男，张继宗，蒋绮雯，司煜，
申请(专利权)人：江苏正力新能电池技术有限公司，
类型：发明
国别省市：