CN102760887A - 一种防漏双极性集流体和高电压电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防漏双极性集流体和高电压电池及其制备方法。本发明的防漏双极性集流体包括:金属薄膜,以及渗入金属薄膜的穿透性裂纹和孔洞中的聚合物;金属薄膜采用镍、铝、铝镍复合、铝铜复合和不锈钢中的一种;聚合物采用聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚偏氟乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯以及苯乙烯/丁二烯/苯乙烯共聚物中的一种或几种的复合物。本发明利用聚合物填补金属薄膜的穿透性裂纹和孔洞,能够有效地阻止电解液的渗透,防止电池内部短路情况的发生,提高了电池的安全性;而且,本发明结构简单,容易制备,具有较大的工业应用价值。

Description

一种防漏双极性集流体和高电压电池及其制备方法
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域,具体涉及一种防漏双极性集流体和高电压电池及其制备方法。
背景技术
能源危机和环境恶化已成为传统汽车发展的最大障碍,而发展电动汽车是能够缓解这些问题的有效手段。电动汽车的关键技术之一是动力电池。目前,由于锂离子电池具有比能量高、工作电压高、循环寿命长、自放电低、无记忆效应等优点,已作为电动汽车用动力电池且备受关注。为了将电池活性物质产生的电流汇集起来,通常将电极活性物质涂覆在集流体上,集流体通常为铜箔、铝箔等金属箔膜,集流体与活性物质充分接触,从而形成较大的电流对外输出。
通常采用内部叠加串联电极的方法来制备高电压电池。但是,现有技术中内部串联高电压电池的集流体一般采用的是铜铝复合箔膜,箔膜厚度小于100微米,所以达到所用复合薄膜中铜箔和铝箔没有孔洞是一个很难解决的技术问题。如果一旦箔膜中存在微小的穿透性裂纹或孔洞,电解液进入其中而发生漏液,则电池将发生内部短路。
目前,为解决集流体漏液问题,一般是先制备聚合物薄膜,然后在聚合物薄膜上镀金属薄膜制得复合集流体,这种集流体大都是利用两端来导电,导电性能较差;而且,长时间使用中,渗入金属穿透性裂纹和孔洞的电解液仍可能通过金属-聚合物界面渗出,引起电池内部短路。
发明内容
为了解决以上提到的问题,本发明提供了一种防漏双极性集流体和高电压电池及其制备方法,该集流体应用于高电压电池的制作。采用聚合物对金属薄膜穿透性裂纹和孔洞进行补漏,可以有效地阻止电解液的通过,避免由此引起的电池内部短路问题。
本发明的一个目的在于提供一种防漏双极性集流体。
本发明提供一种防漏双极性集流体包括:金属薄膜;以及渗入金属薄膜的穿透性裂纹和孔洞中的聚合物。
金属薄膜采用镍、铝、铝镍复合、铝铜复合和不锈钢的导电性能良好并且耐电解液性能良好的金属材料中的一种,厚度为5~50μm。金属薄膜含有穿透性裂纹和孔洞,需要用聚合物来填补,以有效地阻止电解液的通过,从而避免由此引起的电池内部短路的问题。聚合物采用聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚酰胺PA、聚碳酸酯PC、聚偏氟乙烯PVDF、马来酸酐接枝聚乙烯MAH-g-PE以及苯乙烯/丁二烯/苯乙烯SBS共聚物的耐电解液腐蚀性能良好且与金属薄膜之间粘接性良好的聚合物材料中的一种或几种的复合物。
在集流体的制备过程中,将掺杂有导电粉体的聚合物的溶液或者熔体真空流延涂布在金属薄膜的上表面和下表面,形成薄膜层,然后惰性气体增压,以确保聚合物渗入到金属薄膜的穿透性裂纹和孔洞中;再去除金属薄膜的上表面和下表面的多余的薄膜层,从而得到本发明的集流体。但是,在实际的制备过程中,由于聚合物与金属薄膜之间的粘接较为紧密,某些情况下,没有完全去除金属薄膜表层的聚合物,从而在金属薄膜的上表面和下表面粘接有薄膜层。为确保集流体的导电性,在聚合物中掺杂导电粉体,以保证薄膜层具有良好的导电性。薄膜层的厚度为0~10μm。导电粉体采用石墨、炭黑、碳纤维和金属粉体中的一种或几种的混合物。
本发明的另一个目的在于提供一种防漏双极性集流体的制备方法。
本发明的防漏双极性集流体的制备方法包括以下步骤:
1)对金属薄膜进行预处理,具体包括:
a.清洗金属薄膜;
b.对金属薄膜进行干燥:温度70~90℃,热风干燥1~3min;
c.对金属薄膜进行活化处理:在一定温度下,将金属薄膜浸入酸液中,滞留一段时间后牵引出,采用喷淋或浸渍方法,用水将金属薄膜清洗干净;
2)对金属薄膜进行真空流延涂布:将金属薄膜牵引进真空流延涂布室,抽真空,真空度1~50Pa,加热板加热,干燥金属薄膜,溶液涂布或者熔体涂布方法将聚合物溶液或熔体流延到金属薄膜上,形成薄膜层;
3)对金属薄膜进行惰性气体增压:将金属薄膜牵引进惰性气体增压室,惰性气体增压0.5~2.0MPa,并滞留20~40min,加热板加热,以确保聚合物渗入到金属薄膜的穿透性裂纹和孔洞中,金属薄膜在牵引下经过两个加热刮板或者加热滚筒间,控制两个加热刮板或加热滚筒的间距,去除金属薄膜表面多余的薄膜层,牵出惰性气体增压室,其中:室内的加热板、加热刮板或加热滚筒的温度为220~280℃;
4)对金属薄膜进行热压定型:将金属薄膜牵引到热压定型室内加热板上加热,加热板和加热滚筒的温度70~110℃,加热滚筒滚压定型,得到本发明的防漏双极性集流体。
其中,在步骤1)a中,清洗金属薄膜可以采用:
擦拭清洁:用脱脂棉沾取有机溶剂对金属薄膜进行擦拭3~5遍,除去油污;或者
浸渍清洗:金属薄膜浸入有机溶剂中,滞留3~5min,除去油污;或者
喷淋清洗:金属薄膜进入喷淋室进行喷淋清洗,室内温度控制40~60℃,清洗4~7min,除去油污。其中,有机溶剂采用丙酮、醋酸乙酯、三氯乙烯、甲苯和氟氯烷的具有较低沸点的有机溶剂中的一种或几种的混合物。在步骤1)c中,金属薄膜采用不同的金属,对应着不同的酸液组成和工艺参数,如下所示:
金属薄膜采用不锈钢,酸液组成:偏硅酸钠:洗衣粉:氢氧化钠:水:焦磷酸钠(质量比)为10:1:5:500:5;工艺参数:70~85℃下浸泡8~l0min。
金属薄膜采用镍,酸液组成:三氧化铬:盐酸(质量比)为15:20;工艺参数:室温下浸泡2~4min。
金属薄膜采用铝,酸液组成:重铬酸钠2~7.5%(质量),浓硫酸20~30%(质量),蒸馏水适量;工艺参数:66~71℃下浸泡10~12min。
在步骤2)中,对金属薄膜进行真空流延涂布采用:
溶液涂布:将聚合物粉体溶解于有机溶剂中,溶液浓度为15~40%(wt%);然后,加入导电粉体,充分搅拌均匀,制得悬浮液;将悬浮液加入真空流延涂布室内的流延涂布装置中,搅拌20~40min,抽出悬浮液中气泡;然后,在金属薄膜上流延,通过调节涂布机头与金属薄膜之间的距离控制流延膜的厚度小于20μm,其中,聚合物粉体:导电粉体(质量比)为40~70:30~60,金属薄膜处加热板和加热滚筒的温度为40~80℃,其余加热板不加热;或者
熔体涂布:将聚合物粉体A溶解于溶剂中,聚合物溶液浓度2~5%(wt%);导电粉体与聚合物粉体B高速混合均匀,加入聚合物粉体A的溶液中,充分搅拌,混合均匀,得悬浮液;将悬浮液加入真空流延涂布室内的流延涂布装置中,温度设为170~250℃,搅拌30~60min,挥发溶剂且聚合物熔融,导电粉体均匀分散于聚合物熔体中;然后,控制涂布机头温度为210~280℃,在金属薄膜上流延,通过调节涂布机头与金属薄膜之间的距离控制流延膜的厚度小于20μm,其中,聚合物粉体B:导电粉体(质量比)为10~25:75~90,金属薄膜处加热板和加热滚筒的温度为250~300℃。
本发明的又一目的在于提供一种高电压电池。
本发明的高电压电池包括:如上所述的防漏双极性集流体;在集流体的一个表面涂布有正极活性材料、导电剂和胶粘剂的正极混合物,在集流体的另一个表面涂布有负极活性材料、导电剂和胶粘剂的负极混合物,构成双极性电极;双极性电极与隔膜交替叠加形成多层结构;多层结构封装在不锈钢外壳中;在不锈钢外壳内注入有电解液。
本发明的高电压电池的制备方法,包括以下步骤:
1)提供如上所述的防漏双极性的集流体;
2)在集流体的一个表面涂布正极活性材料、导电剂和胶粘剂的混合物,另一个表面涂布负极活性材料、导电剂和胶粘剂的混合物,制得双极性电极;
3)将双极性电极与隔膜交替叠加形成多层结构;
4)将多层结构热压封装在不锈钢外壳中,注入电解液,制得内部串联双极性电极的高电压电池。
正极活性材料为磷酸亚铁锂、磷酸锰锂、硅酸锂、硅酸铁锂、硫酸盐化合物、钛硫化合物、钼硫化合物、铁硫化合物、掺杂锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂钛氧化物、锂钒氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴氧化物、锂镍锰钴氧化物以及其它可脱嵌锂化合物的一种或几种混合物;上述负极活性材料为可逆嵌锂的铝基合金、硅基合金、锡基合金、锂钒氧化物、锂钛氧化物、碳材料的一种或几种混合物。隔膜为聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯或其他耐电解液性能和加工性能良好的微孔聚合物材料中的一种或几种的复合物;电解液为六氟磷酸锂/碳酸乙酯+碳酸二甲酯LiPF6/EC+DMC、六氟磷酸锂/碳酸乙酯+碳酸二乙酯LiPF6/EC+DEC或其他的高纯有机溶剂、电解质钾盐和必要的添加剂组成混合物。
本发明的优点:
本发明利用聚合物填补金属薄膜的穿透性裂纹和孔洞,可以有效地阻止电解液的渗透,防止电池内部短路情况的发生,提高了电池的安全性;而且本发明防漏双极性集流体的结构简单,容易制备,具有较大的工业应用价值。
附图说明
图1为本发明的防漏双极性集流体的结构示意图;
图2为本发明的防漏双极性集流体粘接有薄膜层的结构示意图;
图3为本发明的防漏双极性集流体的制备方法的工艺流程的示意图;
图4为本发明的真空流延涂布室内的流延涂布装置的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图,通过实例对本发明做进一步说明。
如图1所示,本发明的防漏双极性集流体包括:金属薄膜1;以及渗入金属薄膜的穿透性裂纹和孔洞中的聚合物2。
如图2所示,在实际的制备过程中,没有完全去除在金属薄膜的表面的聚合物,从而在金属薄膜1的上表面和下表面粘接有薄膜层3。薄膜层3为聚合物和导电粉体的混合物,导电粉体采用石墨、炭黑、碳纤维和金属粉体的一种或几种的混合物,以保证薄膜层具有良好的导电性。薄膜层的厚度为0~10μm。
实施例一:
本实施例中,防漏双极性集流体包括:金属薄膜1采用铝单面镀镍;聚合物2采用聚偏氟乙烯和聚乙烯;以及导电粉体采用炭黑。其中,金属薄膜的厚度为20μm,金属薄膜的穿透性裂纹和孔洞被由聚偏氟乙烯和聚乙烯填充,薄膜层3的厚度为2μm,薄膜层中的(聚偏氟乙烯+聚乙烯):炭黑(质量比)为(5+25):80。
本实施例的防漏双极性集流体的制备方法如下:
1)对金属薄膜进行预处理:
a.对金属薄膜进行喷淋清洗,即金属薄膜进入金属薄膜预处理室6,用丙酮对其进行喷淋清洗,室内温度控制50℃,清洗6min,除去油污;
b.对金属薄膜进行干燥,温度65℃,对金属薄膜热风干燥1min;
c.对金属薄膜进行活化处理,室温下,将金属薄膜浸入酸液中,其中,三氧化铬:盐酸(质量比)为15:20,浸泡3min后牵引出,然后,浸入水中清洗;
2)对金属薄膜进行真空流延涂布:将金属薄膜牵引到真空流延涂布室8,抽真空,真空度10Pa,加热板11和加热滚筒12温度为250℃,干燥金属薄膜,并使金属薄膜保持此温度;采用熔体涂布,即配置PVDF的N-甲基吡咯烷酮溶液,浓度为3%,将炭黑与PE粉体高速混合均匀,PE粉体:炭黑粉体(质量比)为25:80,加入PVDF溶液中,搅拌均匀,得悬浮液;将悬浮液加入真空流延涂布室8内的流延涂布装置13中,设置温度210℃,加热、搅拌40min,挥发溶剂且PVDF与PE熔融;控制涂布机头的温度为240℃,在金属薄膜上流延,通过调节涂布机头与金属薄膜之间的距离,控制流延膜的厚度小于20μm;
3)对金属薄膜进行惰性气体增压将金属薄膜牵引进惰性气体增压室9,氮气增压1.0MPa,滞留20min,加热板11的温度为260℃,然后,金属薄膜在牵引下经过两个温度为260℃的加热刮板14,控制加热刮板14的间距以去除金属薄膜表面多余的熔体,牵出惰性气体增压室9;
4)对金属薄膜进行热压定型:将金属薄膜牵引到热压定型室10的加热板11上,加热板11和加热滚筒12的温度80℃,滚压定型,得到本发明防漏双极性集流体。如图3所示,其中7为过渡室。
实施例二:
本实施例中,聚合物2采用聚偏氟乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯,其他与实施例一相同。
本实施例的防漏双极性集流体的制备方法,在步骤2)中,PE粉体替换为MAH-g-PE粉体,其他与实施例一相同。
实施例三:
本实施例中,防漏双极性集流体包括:金属薄膜1采用铝单面镀铜;聚合物2采用聚偏氟乙烯和聚丙烯;以及导电粉体采用炭黑。其中,金属薄膜厚度为20μm,金属薄膜的穿透性裂纹和孔洞被聚偏氟乙烯和聚丙烯填充,薄膜层3的厚度为4μm,(聚偏氟乙烯+聚丙烯):炭黑(质量比)为(5+25):70。
本实施例的防漏双极性集流体的制备方法如下:
1)与实施例一的步骤1)相同;
2)对金属薄膜进行真空流延涂布:将金属薄膜牵引到真空流延涂布室8,抽真空,真空度10Pa,加热板11和加热滚筒12温度为280℃,干燥金属薄膜,并使金属薄膜保持此温度;熔体涂布,即配置PVDF的N-甲基吡咯烷酮溶液,浓度为3%,将炭黑与PP粉体高速混合均匀,PP粉体:炭黑粉体(质量比)为25:70,加入PVDF溶液中,搅拌均匀,得悬浮液;将悬浮液加入真空流延涂布室8内的流延涂布装置13中,设置温度230℃,搅拌40min,挥发溶剂且PVDF与PP熔融;控制涂布机头温度为270℃,在金属薄膜上流延,通过调节涂布机头与金属薄膜之间的距离控制流延膜的厚度小于20μm;
3)对金属薄膜进行惰性气体增压:将金属薄膜牵引进惰性气体增压室9,氮气增压1.0Mpa,惰性气体增压室9内的加热板的温度为280℃,滞留20min;然后,金属薄膜在牵引下经过两个温度为260℃的加热刮板14,控制加热刮板14间距以去除金属薄膜表面多余的熔体,牵出惰性气体增压室9;
4)对金属薄膜进行热压定型:将金属薄膜牵引到热压定型室10的加热板11上,加热板11和加热滚筒12的温度100℃,滚压定型,得到本发明防漏双极性集流体。如图3所示,其中7为过渡室。
实施例四:
本实施例中的薄膜层中的(聚偏氟乙烯+聚乙烯):炭黑(质量比)为(8+30):60,其他与实施例一相同。
本实施例的漏双极性集流体的制备方法,在步骤3)中PVDF溶液浓度配置为4%,PE粉体:炭黑粉体(质量比)为30:60,其他与实施例一相同。
实施例五:
本实施例中,金属薄膜1采用铝;聚合物2采用聚偏氟乙烯;以及导电粉体采用石墨。其中,金属薄膜的厚度为20μm,金属薄膜的穿透性裂纹和孔洞被聚偏氟乙烯填充,薄膜层3的厚度为2μm,薄膜层中的聚偏氟乙烯:石墨(质量比)为50:50。
本实施例中的防漏双极性集流体的制备方法如下:
1)对金属薄膜进行预处理:
a.对金属薄膜进行喷淋清洗,即金属薄膜进入金属薄膜预处理室6,用丙酮对其进行喷淋清洗,室内温度控制50℃,清洗6min,除去油污;
b.对金属薄膜进行干燥,温度65℃,对金属薄膜进行热风干燥1min;
c.对金属薄膜进行活化处理,即在温度70℃下,将金属薄膜浸入酸液中,其中酸液组成(质量百分数)为重铬酸钠4%、浓硫酸30%、蒸馏水66%,浸泡10min后牵引出,然后,用水淋洗,去除酸液;
2)对金属薄膜进行真空流延涂布:将金属薄膜牵引到真空流延涂布室8,抽真空,真空度10Pa,加热板11和加热滚筒12温度为60℃,干燥金属薄膜;溶液涂布,即配制PVDF的N-甲基吡咯烷酮溶液,浓度为35%(wt%),然后,加入石墨粉体,充分搅拌均匀,PVDF粉体:石墨粉体(质量比)为50:50,制得悬浮液;将悬浮液加入真空流延涂布室8内的流延涂布装置13中,搅拌40min,抽出悬浮液中气泡;然后,在金属薄膜上流延,通过调节涂布机头与金属薄膜之间的距离控制流延膜的厚度小于20μm。
3)对金属薄膜进行惰性气体增压:将金属薄膜牵引进惰性气体增压室9,氮气增压0.8MPa,加热板的温度为230℃,滞留20min,然后,金属薄膜在牵引下经过两个温度为230℃的加热刮板14,控制加热刮板14之间的距离以去除金属薄膜表面多余的熔体,牵出惰性气体增压室9;
4)对金属薄膜进行热压定型:将金属薄膜牵引到热压定型室10的加热板11上,加热板11和加热滚筒12的温度为90℃,滚压定型,得到本发明防漏双极性集流体。如图3所示,其中7为过渡室。
实施例六:
本实施例中,导电粉体采用碳纤维,其他与实施例一相同。
本实施例中的防漏双极性集流体的制备方法中,导电粉体采用碳纤维,其他与实施例一相同。
实施例七:
本实施例中,金属薄膜采用铝,其厚度为25μm,其他与实施例一相同。
本实施例的防漏双极性集流体的制备方法的步骤1)为
对金属薄膜进行预处理:
a.对金属薄膜进行喷淋清洗,即金属薄膜进入金属薄膜预处理室6,用丙酮对其进行喷淋清洗,室内温度控制50℃,清洗6min,除去油污;
b.对金属薄膜进行干燥,温度65℃,对金属薄膜进行热风干燥1min;
c.对金属薄膜进行活化处理,即在温度70℃下,将金属薄膜浸入酸液中,其中酸液组成(质量百分数)为重铬酸钠4%、浓硫酸30%、蒸馏水66%,浸泡10min后牵引出,然后,用水淋洗,去除酸液;
其他与实施例一相同。
实施例八:
本实施例中,防漏双极性集流体包括:金属薄膜1采用镍;聚合物2采用聚偏氟乙烯和聚酰胺-6;以及导电粉体采用炭黑。其中,金属薄膜的厚度为20μm,金属薄膜的穿透性裂纹和孔洞被由聚偏氟乙烯和聚酰胺-6填充,薄膜层3的厚度为3μm,薄膜层中的(聚偏氟乙烯+聚酰胺-6):炭黑(质量比)为(6+20):70。
本实施例的防漏双极性集流体的制备方法如下:
1)与实施例一的步骤1)相同;
2)对金属薄膜进行真空流延涂布:将金属薄膜牵引到真空流延涂布室8,抽真空,真空度为10Pa,加热板11和加热滚筒12温度为290℃,干燥金属薄膜,并使金属薄膜保持此温度;采用熔体涂布,即配制PVDF的N-甲基吡咯烷酮溶液,浓度为2%;将炭黑与PA-6粉体高速混合均匀,PA-6粉体:炭黑粉体(质量比)为20:70,加入PVDF溶液中,搅拌均匀,得悬浮液,将悬浮液加入真空流延涂布室8内的流延涂布装置13中,设置温度250℃,搅拌40min,挥发溶剂且PVDF与PA-6熔融;控制涂布机头温度为280℃,在金属薄膜上流延,通过调节涂布机头与金属薄膜之间的距离控制流延膜的厚度小于20μm;
3)对金属薄膜进行惰性气体增压:将金属薄膜牵引进惰性气体增压室9,氮气增压1.0MPa,室内加热板11的温度为290℃,滞留30min,然后,金属薄膜在牵引下经过两个温度为290℃的加热刮板14,控制两个加热板之间的距离以去除金属薄膜表面多余的熔体,牵出惰性气体增压室9;
4)对金属薄膜进行热压定型:将金属薄膜牵引到热压定型室10的加热板11上,加热板11和加热滚筒12的温度为90℃,滚压定型,得到本发明防漏双极性集流体。如图3所示,其中7为过渡室。
图4为本发明的真空流延涂布室内流延涂布装置的放大图,如图4所示,8为真空流延涂布室,13为加热板,15为真空控制阀,16为加料斗,17为搅拌器,18为进料控制阀,19为料液控制阀,20为涂布机头。
最后需要注意的是,公布实施方式的目的在于帮助进一步理解本发明,但是本领域的技术人员可以理解:在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内,各种替换和修改都是可能的。因此,本发明不应局限于实施例所公开的内容,本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种防漏双极性集流体,其特征在于,所述集流体包括:金属薄膜(1);以及渗入金属薄膜的穿透性裂纹和孔洞中的聚合物(2)。
2.如权利要求1所述的防漏双极性集流体,其特征在于,所述金属薄膜(1)采用镍、铝、铝镍复合、铝铜复合和不锈钢的导电性能良好并且耐电解液性能良好的金属材料中的一种,厚度为5~50μm。
3.如权利要求1所述的防漏双极性集流体,其特征在于,所述聚合物(2)采用聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚偏氟乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯以及苯乙烯/丁二烯/苯乙烯共聚物的耐电解液腐蚀性能良好且与金属薄膜之间粘接性良好的聚合物材料中的一种或几种的复合物。
4.如权利要求1所述的防漏双极性集流体,其特征在于,所述金属薄膜(1)的上表面和下表面粘接有薄膜层(3),所述薄膜层(3)的厚度为0~10μm。
5.如权利要求1所述的防漏双极性集流体,其特征在于,所述薄膜层(3)为聚合物和导电粉体的混合物,所述导电粉体采用石墨、炭黑、碳纤维和金属粉体的一种或几种的混合物。
6.一种防漏双极性集流体的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
1)对金属薄膜进行预处理,具体包括:
a.清洗金属薄膜;
b.对金属薄膜进行干燥:温度70~90℃,热风干燥1~3min;
c.对金属薄膜进行活化处理:在一定温度下,将金属薄膜浸入酸液中,滞留一段时间后牵引出,采用喷淋或浸渍方法,用水将金属薄膜清洗干净;
2)对金属薄膜进行真空流延涂布:将金属薄膜牵引到真空流延涂布室,抽真空,真空度1~50Pa,加热板加热,干燥金属薄膜;溶液涂布或者熔体涂布方法将聚合物溶液或熔体流延到金属薄膜上,形成薄膜层;
3)对金属薄膜进行惰性气体增压:将金属薄膜牵引进惰性气体增压室,惰性气体增压0.5~2.0MPa,并滞留20~40min,加热板加热,以确保聚合物渗入到金属薄膜的穿透性裂纹和孔洞中,金属薄膜在牵引下经过两个加热刮板或者加热滚筒间,控制两个加热刮板或加热滚筒的间距,去除金属薄膜表面多余的薄膜层,牵出增压室,其中:室内的加热板、加热刮板或加热滚筒的温度为220~280℃;
4)对金属薄膜进行热压定型:将金属薄膜牵引到热压定型室内加热板上加热,加热板和加热滚筒的温度70~110℃,加热滚筒滚压定型,得到本发明的防漏双极性集流体。
7.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于:在步骤1)a中,清洗金属薄膜可以采用:擦拭清洁:用脱脂棉沾取有机溶剂对金属薄膜进行擦拭3~5遍,有机溶剂采用丙酮、醋酸乙酯、三氯乙烯、甲苯、氟氯烷或其他具有较低沸点的有机溶剂中的一种或几种的混合物,除去油污;或者
浸渍清洗:金属薄膜浸入有机溶剂槽中,滞留3~5min,除去油污;或者
喷淋清洗:金属薄膜进入喷淋室进行喷淋清洗,室内温度控制40~60℃,清洗4~7min,除去油污。
8.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于:在步骤2)中,对金属薄膜进行真空流延涂布采用:
溶液涂布:将聚合物粉体溶解于有机溶剂中,溶液浓度为15~40%(wt%);然后,加入导电粉体,充分搅拌均匀,制得悬浮液;将悬浮液加入真空流延涂布室内的流延涂布装置中,搅拌20~40min,抽出悬浮液中气泡;然后,在金属薄膜上流延,通过调节涂布机头与金属薄膜之间的距离控制流延膜的厚度小于20μm,其中,聚合物粉体:导电粉体(质量比)为40~70:30~60,金属薄膜处加热板和加热滚筒的温度为40~80℃,其余加热板不加热;或者
熔体涂布:将聚合物粉体A溶解于溶剂中,聚合物溶液浓度2~5%(wt%);导电粉体与聚合物粉体B高速混合均匀,加入聚合物粉体A的溶液中,充分搅拌,混合均匀,得悬浮液;将悬浮液加入真空流延涂布室内的流延涂布装置中,温度设为170~250℃,搅拌30~60min,挥发溶剂且聚合物熔融,导电粉体均匀分散于聚合物熔体中;然后,控制涂布机头温度为210~280℃,在金属薄膜上流延,通过调节涂布机头与金属薄膜之间的距离控制流延膜的厚度小于20μm,其中,聚合物粉体B:导电粉体(质量比)为10~25:75~90,金属薄膜处加热板和加热滚筒温度为250~300℃。
9.一种高电压电池,其特征在于,所述高电压电池包括:权利要求1所述的防漏双极性集流体;在所述集流体的一个表面涂布有正极活性材料、导电剂和胶粘剂的正极混合物,在所述集流体的另一个表面涂布有负极活性材料、导电剂和胶粘剂的负极混合物,构成双极性电极;所述双极性电极与隔膜交替叠加形成多层结构;所述多层结构封装在不锈钢外壳中;在所述不锈钢外壳内注入有电解液。
10.一种高电压电池的制备方法,包括以下步骤:
1)提供权利要求1所述的防漏双极性的集流体;
2)在所述集流体的一个表面涂布正极活性材料、导电剂和胶粘剂的混合物,另一个表面涂布负极活性材料、导电剂和胶粘剂的混合物,制得双极性电极;
3)将所述双极性电极与隔膜交替叠加形成多层结构;
4)将所述多层结构热压封装在不锈钢外壳中,注入电解液,制得内部串联双极性电极的高电压电池。
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