CN106328953A - 一种集流体及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体地讲，涉及一种集流体及其制备方法。该集流体涂层是由以下重量份原料制成：导电填料5份，粘结剂0.2‑0.8份，分散剂0.7‑1.3份，溶剂93.5份；所述各组分形成的浆料涂敷于集流体箔材的至少一个表面上，然后进行干燥制得涂层。本发明以原子沉积法制备改性聚偏氟乙烯，将其作为粘结剂，制备的涂层提高了锂离子电池电极片的导电性及与电解液浸润性，从而提高了锂离子电池的循环稳定性与充放电性能。

Description

一种集流体及制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种集流体及其制备方法。
背景技术
锂离子电池作为新型绿色电源，一直是各界关注的重点。随着科学技术的进步，锂离子电池逐渐在动力、储能等大容量电池领域得到应用。目前用于提高锂离子电池安全性能的措施主要分为两种，即外部措施和内部措施。外部措施主要是通过在锂离子电池的封口处添加电池安全阀达到目的，而内部措施主要是通过改变锂离子电池的内部结构和使用材料来实现。目前研究者已经在采用内部措施提高锂离子电池安全性能方面进行了许多研究，比如添加阻燃添加剂、使用陶瓷隔膜、使用负极材料过量等，通过改变集流体工艺来提高锂离子电池安全性能方面还鲜有报道。
常用的锂离子电池一般由含锂的过渡金属氧化物或者含锂的过渡金属磷酸盐正极和碳负极或者钛酸锂负极等组成。这些电极通常由电极粉末、导电剂和有机粘结剂组成，为保证电极粉末与集流体的有效连接，有机粘结剂的用量一般要达到电极片重量的2％甚至更多。由于电极的良好电导性及与电解液的良好浸润性，是保证锂离子电池性能优异的充要条件。因此，通过对有机粘结剂改性，开发一种可以提高锂离子电池电极电导性及浸润性的方法十分必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种集流体及其制备方法。所述方法为采用原子层沉积技术在聚偏氟乙烯表面沉积纳米厚度的氧化钛将其包覆，以改性聚偏氟乙烯为粘结剂，在不改变粘结剂性能的前提下，其提高了锂离子电池电极片的导电性及与电解液浸润性，从而提高了锂离子电池的循环稳定性与充放电性能。
为实现本发明的目的，采用如下技术方案：
该集流体涂层是由以下重量份原料制成：导电填料5份，粘结剂0.2-0.8份，聚乙烯吡咯烷酮0.7-1.3份，N-甲基吡咯烷酮93.5份；粘结剂为改性聚偏氟乙烯。
改性聚偏氟乙烯的制备方法，其具体步骤如下：
（1）将聚偏氟乙烯粉体平铺在粉体夹持器的滤网上，然后将粉体夹持器放入
原子层沉积反应器的腔体内，盖好腔体，并抽真空；
（2）加热腔体，腔体内设定温度为100℃，在加热过程中以40标准毫升每分钟
的流速通入高纯氮气，使聚偏氟乙烯预分散，腔口出口压强为20Pa；
（3）当腔体内的温度达到100℃时，开始原子层沉积反应，气体流量为40标准
毫升每分钟，出口压强为100Pa，具体工艺如下：
a 向腔体通入TiCl4，吹扫时间为0.03s；
b 通入清扫气高纯氮气清扫沉积腔室，吹扫时间为30s ；
c 向腔体通入水蒸气，通入时间为0.015s ；
d通入清扫气高纯氮气清扫沉积腔室，吹扫时间为30s ；
e将以上a-d步骤重复50次，得到改性聚偏氟乙烯。
集流体的制备方法，具体步骤如下：
（1）将石墨烯、乙炔炭黑按质量比2:1称取，为填料A；
（2）将填料A、改性聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和N-甲基吡咯烷酮按重量份比例混合，使用超声分散2h；
（3）将步骤（2）混合液置于行星球磨机内，转速设定300r/min，球磨时间为8-16h；
（4）将球磨后的浆料真空消泡，使用200目不锈钢网过滤除杂；
（5）将步骤（4）的浆料喷印于铝箔的表面，单面喷印厚度1-5微米，在真空干燥箱100℃干燥8h。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
（1）有机粘结剂聚偏氟乙烯的表面进行纳米级厚度的氧化钛的包覆改性，在不改变粘结剂性能的前提下，提高了锂离子电池电极片的导电性及与电解液浸润性，从而提高了锂离子电池的循环稳定性与充放电性能，增强了锂离子电池的功率特性与使用寿命；
（2）导电涂层中加入聚乙烯吡咯烷酮为分散剂，增强了导电填料在浆料中分散均匀性，减小内阻，提高倍率性能。
附图说明
图1为实施例1的制备的样品的循环稳定性能曲线。
图2为实施例1的制备的样品的放电倍率性能曲线。
具体实施方式
为进一步公开而不是限制本发明，以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
该集流体涂层是由以下重量份原料制成：导电填料5份，粘结剂0.2份，聚乙烯吡咯烷酮0.7份，N-甲基吡咯烷酮93.5份；粘结剂为改性聚偏氟乙烯。
改性聚偏氟乙烯的制备方法，其具体步骤如下：
（1）将聚偏氟乙烯粉体平铺在粉体夹持器的滤网上，然后将粉体夹持器放入
原子层沉积反应器的腔体内，盖好腔体，并抽真空；
（2）加热腔体，腔体内设定温度为100℃，在加热过程中以40标准毫升每分钟
的流速通入高纯氮气，使聚偏氟乙烯预分散，腔口出口压强为20Pa；
（3）当腔体内的温度达到100℃时，开始原子层沉积反应，气体流量为40标准
毫升每分钟，出口压强为100Pa，具体工艺如下：
a 向腔体通入TiCl4，吹扫时间为0.03s；
b 通入清扫气高纯氮气清扫沉积腔室，吹扫时间为30s ；
c 向腔体通入水蒸气，通入时间为0.015s ；
d通入清扫气高纯氮气清扫沉积腔室，吹扫时间为30s ；
e将以上a-d步骤重复50次，得到改性聚偏氟乙烯。
集流体的制备方法，具体步骤如下：
（1）将石墨烯、乙炔炭黑按质量比2:1比例称取，为填料A；
（2）将填料A、改性聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和N-甲基吡咯烷酮按重量份比例混合，使用超声分散2h；
（3）将步骤（2）混合液置于行星球磨机内，转速设定300r/min，球磨时间为8-16h；
（4）将球磨后的浆料真空消泡，使用200目不锈钢网过滤除杂；
（5）将步骤（4）的浆料喷印于铝箔的表面，单面喷印厚度1微米，在真空干燥箱100℃干燥8h。
实施例2
该集流体涂层是由以下重量份原料制成：导电填料5份，粘结剂0.5份，聚乙烯吡咯烷酮1.0份，N-甲基吡咯烷酮93.5份；粘结剂为改性聚偏氟乙烯。
改性聚偏氟乙烯的制备方法，其具体步骤如下：
（1）将聚偏氟乙烯粉体平铺在粉体夹持器的滤网上，然后将粉体夹持器放入
原子层沉积反应器的腔体内，盖好腔体，并抽真空；
（2）加热腔体，腔体内设定温度为100℃，在加热过程中以40标准毫升每分钟
的流速通入高纯氮气，使聚偏氟乙烯预分散，腔口出口压强为20Pa；
（3）当腔体内的温度达到100℃时，开始原子层沉积反应，气体流量为40标准
毫升每分钟，出口压强为100Pa，具体工艺如下：
a 向腔体通入TiCl4，吹扫时间为0.03s；
b 通入清扫气高纯氮气清扫沉积腔室，吹扫时间为30s ；
c 向腔体通入水蒸气，通入时间为0.015s ；
d通入清扫气高纯氮气清扫沉积腔室，吹扫时间为30s ；
e将以上a-d步骤重复50次，得到改性聚偏氟乙烯。
集流体的制备方法，具体步骤如下：
（1）将石墨烯、乙炔炭黑按质量比2:1比例称取，为填料A；
（2）将填料A、改性聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和N-甲基吡咯烷酮按重量份比例混合，使用超声分散2h；
（3）将步骤（2）混合液置于行星球磨机内，转速设定300r/min，球磨时间为8-16h；
（4）将球磨后的浆料真空消泡，使用200目不锈钢网过滤除杂；
（5）将步骤（4）的浆料喷印于铝箔的表面，单面喷印厚度2微米，在真空干燥箱100℃干燥8h。
实施例3
该集流体涂层是由以下重量份原料制成：导电填料5份，粘结剂0.8份，聚乙烯吡咯烷酮1.3份，N-甲基吡咯烷酮93.5份；粘结剂为改性聚偏氟乙烯。
改性聚偏氟乙烯的制备方法，其具体步骤如下：
（1）将聚偏氟乙烯粉体平铺在粉体夹持器的滤网上，然后将粉体夹持器放入
原子层沉积反应器的腔体内，盖好腔体，并抽真空；
（2）加热腔体，腔体内设定温度为100℃，在加热过程中以40标准毫升每分钟
的流速通入高纯氮气，使聚偏氟乙烯预分散，腔口出口压强为20Pa；
（3）当腔体内的温度达到100℃时，开始原子层沉积反应，气体流量为40标准
毫升每分钟，出口压强为100Pa，具体工艺如下：
a 向腔体通入TiCl4，吹扫时间为0.03s；
b 通入清扫气高纯氮气清扫沉积腔室，吹扫时间为30s ；
c 向腔体通入水蒸气，通入时间为0.015s ；
d通入清扫气高纯氮气清扫沉积腔室，吹扫时间为30s ；
e将以上a-d步骤重复50次，得到改性聚偏氟乙烯。
集流体的制备方法，具体步骤如下：
（1）将石墨烯、乙炔炭黑按质量比2:1比例称取，为填料A；
（2）将填料A、改性聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和N-甲基吡咯烷酮按重量份比例混合，使用超声分散2h；
（3）将步骤（2）混合液置于行星球磨机内，转速设定300r/min，球磨时间为8-16h；
（4）将球磨后的浆料真空消泡，使用200目不锈钢网过滤除杂；
（5）将步骤（4）的浆料喷印于铝箔的表面，单面喷印厚度5微米，在真空干燥箱100℃干燥8h。
图1是实施例1制得的集流体作为锂离子电池正极集流体制作纽扣电池，进行锂离子电池充放电性能测试图。如图1所示，放电倍率10C下，电池的首次放电容量高达120.3mAh/g，200次循环后，容量仅下降4 mAh/g，因此，通过本发明制备磷酸钒锂正极用于锂离子电池时表现出很好的电化学稳定性。
图2a是实施例1制得的集流体作为锂离子电池正极集流体制作纽扣电池的倍率特性曲线，如图2a可知，本发明制备的正极集流体用于锂离子电池正极时表现出较好的倍率性能，图2的a曲线可以看出20C放电，容量仍有97mAh/g 的放电容量，b曲线为以未经表面改性的聚偏氟乙烯为粘结剂制得的集流体而制作的纽扣电池的倍率特性曲线，可以看出20C放电，容量有80mAh/g 的放电容量；经对比这主要由于以氧化钛包覆的聚偏氟乙烯作为粘结剂，改善锂离子电池电极片的导电性及与电解液浸润性，从而提高了锂离子电池的循环稳定性与充放电性能
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种集流体，其特征在于：所述集流体涂层包含一层导电浆料涂层；导电浆料涂层是由以下重量份原料制成：导电填料5份，粘结剂0.2-0.8份，分散剂0.7-1.3份，溶剂93.5份；粘结剂为改性聚偏氟乙烯。
2.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于：所述的改性聚偏氟乙烯的制备方法，其具体步骤如下：
（1）将聚偏氟乙烯粉体平铺在粉体夹持器的滤网上，然后将粉体夹持器放入原子层沉积反应器的腔体内，盖好腔体，并抽真空；
（2）加热腔体，腔体内设定温度为100℃，在加热过程中以40标准毫升每分钟的流速通入高纯氮气，使聚偏氟乙烯预分散，腔口出口压强为20Pa ；
（3）当腔体内的温度达到100℃时，开始原子层沉积反应，气体流量为40标准毫升每分钟，出口压强为100Pa，具体工艺如下：
a 向腔体通入TiCl4，吹扫时间为0.03s；
b 通入清扫气高纯氮气清扫沉积腔室，吹扫时间为30s；
c 向腔体通入水蒸气，通入时间为0.015s；
d通入清扫气高纯氮气清扫沉积腔室，吹扫时间为30s；
e将以上a-d步骤重复50次，得到改性聚偏氟乙烯。
3.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于：所述的导电填料为石墨烯与乙炔炭黑以质量比2:1混合。
4.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于：所述的分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。
5.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于：所述的溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
6.一种制备如权利要求1所述的集流体的方法，其特征在于：具体步骤如下：
（1）将石墨烯、乙炔炭黑按比例称取，为填料A；
（2）将填料A、改性聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和N-甲基吡咯烷酮按重量份比例混合，使用超声分散2h；
（3）将步骤（2）混合液置于行星球磨机内，转速设定300r/min，球磨时间为8-16h；
（4）将球磨后的浆料真空消泡，使用200目不锈钢网过滤除杂；
（5）将步骤（4）的浆料喷印于铝箔的表面，单面喷印厚度1-5微米，在真空干燥箱100℃干燥8h。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107895601A (zh) * 2017-09-30 2018-04-10 珠海聚碳复合材料有限公司 锂离子二次电池用石墨烯导电浆料及其制备方法
CN108519407A (zh) * 2018-05-28 2018-09-11 湖北金泉新材料有限责任公司 一种评估锂离子电池导电浆料分散性的方法
CN112599780A (zh) * 2020-12-14 2021-04-02 中国科学院过程工程研究所 一种锂浆料电池集流体表面改性处理的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102593464A (zh) * 2012-02-29 2012-07-18 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种集流体及其制备方法
CN104480452A (zh) * 2014-12-10 2015-04-01 上海动力储能电池系统工程技术有限公司 一种锂离子电池有机粘结剂的表面改性方法
JP2015185309A (ja) * 2014-03-24 2015-10-22 日本ゼオン株式会社 電気化学素子電極用導電性接着剤組成物、接着剤層付集電体および電気化学素子用電極
CN105470524A (zh) * 2015-03-11 2016-04-06 万向A一二三系统有限公司 一种动力电池用碳纳米管涂覆铝箔及其制备方法
CN105932297A (zh) * 2016-06-12 2016-09-07 华南理工大学 一种碳纳米管导电涂层集流体及其制备工艺

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102593464A (zh) * 2012-02-29 2012-07-18 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种集流体及其制备方法
JP2015185309A (ja) * 2014-03-24 2015-10-22 日本ゼオン株式会社 電気化学素子電極用導電性接着剤組成物、接着剤層付集電体および電気化学素子用電極
CN104480452A (zh) * 2014-12-10 2015-04-01 上海动力储能电池系统工程技术有限公司 一种锂离子电池有机粘结剂的表面改性方法
CN105470524A (zh) * 2015-03-11 2016-04-06 万向A一二三系统有限公司 一种动力电池用碳纳米管涂覆铝箔及其制备方法
CN105932297A (zh) * 2016-06-12 2016-09-07 华南理工大学 一种碳纳米管导电涂层集流体及其制备工艺

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107895601A (zh) * 2017-09-30 2018-04-10 珠海聚碳复合材料有限公司 锂离子二次电池用石墨烯导电浆料及其制备方法
CN108519407A (zh) * 2018-05-28 2018-09-11 湖北金泉新材料有限责任公司 一种评估锂离子电池导电浆料分散性的方法
CN112599780A (zh) * 2020-12-14 2021-04-02 中国科学院过程工程研究所 一种锂浆料电池集流体表面改性处理的方法

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