CN109037692B - 一种锂离子电池用导电涂层铝箔及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池用导电涂层铝箔及其制备方法，包括铝箔本体和导电涂层，所述导电涂层均匀涂覆在所述铝箔的两个表面上；所述导电涂层包括如下重量份组分：环保胶黏剂85～95份、导电填料5～15份、表面活性剂1～3份；所述制备方法包括如下步骤：配置导电涂料；2铝箔表面处理；3涂覆导电涂层；4涂层成型。本发明通过合理的导电浆料的配方设计及有效的涂层工艺，一方面使得导电涂层可以牢固地粘附在铝箔表面，另一方面涂层的导电效果显著，且粘结体系安全环保，不污染环境，所得的铝箔用于锂离子电池可以显著降低电池的内阻，提高锂离子的扩散速率，使电池的循环性能和耐低温性能优异，使用寿命延长。

Description

一种锂离子电池用导电涂层铝箔及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝箔领域，特别是涉及一种锂离子电池用导电涂层铝箔及其制备方法。
背景技术
LiFePO4有较高的比容量(约170 mah/g)、平缓的充放电平台、良好的可逆性、高安全性、廉价易于制备，且对环境友好，成为动力电池正极材料的最佳选择。为了提高磷酸铁锂电池的性能，使其更加适应储能、电动汽车的应用需求，改善极片的导电和导热性能，是提高动力锂离子电池性能的理想途径。目前大都采用高导电性材料对极片进行修饰，以提高极片的导电性能。
但现有改善方法大都是直接在铝箔上用涂布机涂上碳导电浆料，再经过加热的流动气体烘干，这种方法得到的导电涂层铝箔具有涂层粘结性能差，易脱落，导电效果改善有限，涂层采用有机挥发性体系，影响环境安全等缺点。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种锂离子电池用导电涂层铝箔及其制备方法，能够解决现有导电涂层铝箔存在的上述缺点。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种锂离子电池用导电涂层铝箔，包括：铝箔本体和导电涂层，所述导电涂层均匀涂覆在所述铝箔的两个表面上；所述导电涂层包括如下重量份组分：环保胶黏剂85～95份、导电填料5～15份、表面活性剂1～3份。
在本发明一个较佳实施例中，所述环保胶黏剂为丙烯酸酯类胶黏剂。
在本发明一个较佳实施例中，所述导电填料包括导电碳纳米管、导电石墨和纳米氧化银以1～3：3～5：0.5～1.5的质量比混合的混合物。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种锂离子电池用导电涂层铝箔的制备方法，包括如下步骤：
（1）配置导电涂料：按配方量计，称取导电填料和表面活性剂放置于搅拌器中，1000～1500r/min的转速下高速搅拌分散均匀，然后将其搅拌混合物加入到环保胶黏剂中，搅拌并超声分散，得到所述导电涂料；
（2）铝箔表面处理：将待涂层的铝箔置入毛化涂碳箱内，然后用氮气气流携带铝粉微粒喷向铝箔表面，以去除铝箔表面的氧化层，并在铝箔表面形成凸凹状的粗糙表面，然后采用氮气气流吹净铝箔表面的铝粉颗粒，最后在其两个表面附上一层抗氧化保护膜层；
（3）涂覆导电涂层：从毛化涂碳箱中取出经表面处理后的铝箔，揭出其表面的抗氧化保护膜层后，迅速用喷枪在其两个表面上均匀喷涂一层步骤（1）中制备的导电涂层；
（4）涂层成型：先将步骤（3）中得到的带导电涂层的铝箔置入干燥箱中，真空干燥，得到所述锂离子电池用导电涂层铝箔。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（1）中，所述搅拌并超声分散的条件为：先以500～800r/min的转速搅拌10～30min，然后超声波分散30min以上。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（2）中，所述抗氧化保护膜层为聚酯膜层。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（3）中，所述导电涂层的喷涂条件为：温度50～80℃，喷涂速率3～5m/min，喷涂压力0.5～2MPa，涂层厚度为5～8mm。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（4）中，所述真空干燥条件为：温度85～95℃，真空度0.01～0.03MPa。
本发明的有益效果是：本发明一种锂离子电池用导电涂层铝箔的制备方法简便，容易实现，其通过合理的导电浆料的配方设计及有效的涂层工艺，一方面使得导电涂层可以牢固地粘附在铝箔表面，另一方面涂层的导电效果显著，且粘结体系安全环保，不污染环境，所得的铝箔用于锂离子电池可以显著降低电池的内阻，提高锂离子的扩散速率，使电池的循环性能和耐低温性能优异，使用寿命延长。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例包括：
实施例1
本发明揭示了一种锂离子电池用导电涂层铝箔，包括：铝箔本体和导电涂层，所述导电涂层均匀涂覆在所述铝箔的两个表面上；所述导电涂层包括如下重量份组分：环保胶黏剂85份、导电填料5份、表面活性剂1份。
其中，所述环保胶黏剂为丙烯酸酯类胶黏剂；所述导电填料包括导电碳纳米管、导电石墨和纳米氧化银以1：3：0.5的质量比混合的混合物。
上述锂离子电池用导电涂层铝箔的制备方法，包括如下步骤：
（1）配置导电涂料：以1：3：0.5的质量比导电碳纳米管、导电石墨和纳米氧化银，混合得到导电填料，然后按配方量称取5份导电填料和1份表面活性剂放置于搅拌器中，在1000r/min的转速下高速搅拌30min至分散均匀，然后将其搅拌混合物加入到85份丙烯酸酯类胶黏剂中，先以500r/min的转速搅拌30min，然后超声波分散30min以上，得到均匀分散的导电涂料；
（2）铝箔表面处理：将待涂敷涂层的铝箔置入毛化涂碳箱内，然后用氮气气流携带占气流体积30%的铝粉微粒以5m/min的速率连续喷向铝箔表面30min以上，以去除铝箔表面的氧化层，并在铝箔表面形成凸凹状的粗糙表面，然后采用氮气气流吹净铝箔表面的铝粉颗粒，最后在其两个表面附上一层聚酯膜层作为抗氧化保护膜层，以防止铝箔表面被再次氧化；
（3）涂覆导电涂层：从毛化涂碳箱中取出经表面处理后的铝箔，揭出其表面的抗氧化保护膜层后，迅速用喷枪在其两个表面上均匀喷涂一层步骤（1）中制备的导电涂层，所述导电涂层的喷涂条件为：温度50℃，喷涂速率5m/min，喷涂压力2MPa，涂层厚度为5～8mm；
（4）涂层成型：先将步骤（3）中得到的带导电涂层的铝箔置入干燥箱中，在温度为85℃，真空度为0.01～0.03MPa的条件下真空干燥3h以上，得到所述锂离子电池用导电涂层铝箔。
实施例2
本发明揭示了一种锂离子电池用导电涂层铝箔，包括：铝箔本体和导电涂层，所述导电涂层均匀涂覆在所述铝箔的两个表面上；所述导电涂层包括如下重量份组分：环保胶黏剂95份、导电填料15份、表面活性剂3份。
其中，所述环保胶黏剂为丙烯酸酯类胶黏剂；所述导电填料包括导电碳纳米管、导电石墨和纳米氧化银以3：5：1.5的质量比混合的混合物。
上述锂离子电池用导电涂层铝箔的制备方法，包括如下步骤：
（1）配置导电涂料：以3：5：1.5的质量比导电碳纳米管、导电石墨和纳米氧化银，混合得到导电填料，然后按配方量称取15份导电填料和3份表面活性剂放置于搅拌器中，在1500r/min的转速下高速搅拌20min至分散均匀，然后将其搅拌混合物加入到95份丙烯酸酯类胶黏剂中，搅拌并超声分散30min以上，得到所述导电涂料；
（2）铝箔表面处理：将待涂敷涂层的铝箔置入毛化涂碳箱内，然后用氮气气流携带占气流体积40%的铝粉微粒以3m/min的速率连续喷向铝箔表面20min以上，以去除铝箔表面的氧化层，并在铝箔表面形成凸凹状的粗糙表面，然后采用氮气气流吹净铝箔表面的铝粉颗粒，最后在其两个表面附上一层聚酯膜层作为抗氧化保护膜层，以防止铝箔表面被再次氧化；
（3）涂覆导电涂层：从毛化涂碳箱中取出经表面处理后的铝箔，揭出其表面的抗氧化保护膜层后，迅速用喷枪在其两个表面上均匀喷涂一层步骤（1）中制备的导电涂层；所述导电涂层的喷涂条件为：温度80℃，喷涂速率3m/min，喷涂压力0.5MPa，涂层厚度为5～8mm。
（4）涂层成型：先将步骤（3）中得到的带导电涂层的铝箔置入干燥箱中，真空干燥，得到所述锂离子电池用导电涂层铝箔。所述真空干燥条件为：温度95℃，真空度0.01～0.03MPa。
上述方法得到的锂离子电池用导电涂层铝箔，将其添加并制作成极片，用于锂离子电池中，经测试，活性材料与集流体之间的电荷转移电阻比光铝箔低50%以上，Li+扩散速率是光铝箔的3.5倍以上。涂层铝箔作为集流体，可降低组装的全电池的内阻，与光铝箔相比，内阻降幅在33%以上，功率密度涨幅大于39%。另外，锂离子电池的循环性能和低温性能均有显著提高，使用寿命长。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种锂离子电池用导电涂层铝箔，其特征在于，包括：铝箔本体和导电涂层，所述导电涂层均匀涂覆在所述铝箔的两个表面上；所述导电涂层包括如下重量份组分：环保胶黏剂85～95份、导电填料5～15份、表面活性剂1～3份；所述导电填料包括导电碳纳米管、导电石墨和纳米氧化银以1～3：3～5：0 .5～1 .5的质量比混合的混合物；
所述的锂离子电池用导电涂层铝箔的制备方法，包括如下步骤：
（1）配置导电涂料：按配方量计，称取导电填料和表面活性剂放置于搅拌器中，1000～1500r/min的转速下高速搅拌分散均匀，然后将其搅拌混合物加入到环保胶黏剂中，搅拌并超声分散，得到所述导电涂料；
（2）铝箔表面处理：将待涂层的铝箔置入毛化涂碳箱内，然后用氮气气流携带铝粉微粒喷向铝箔表面，以去除铝箔表面的氧化层，并在铝箔表面形成凸凹状的粗糙表面，然后采用氮气气流吹净铝箔表面的铝粉颗粒，最后在其两个表面附上一层抗氧化保护膜层；
（3）涂覆导电涂层：从毛化涂碳箱中取出经表面处理后的铝箔，揭出其表面的抗氧化保护膜层后，迅速用喷枪在其两个表面上均匀喷涂一层步骤（1）中制备的导电涂层；
（4）涂层成型：先将步骤（3）中得到的带导电涂层的铝箔置入干燥箱中，真空干燥，得到所述锂离子电池用导电涂层铝箔。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池用导电涂层铝箔，其特征在于，所述环保胶黏剂为丙烯酸酯类胶黏剂。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池用导电涂层铝箔，其特征在于，所述步骤（1）中，所述搅拌并超声分散的条件为：先以500～800r/min的转速搅拌10～30min，然后超声波分散30min以上。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池用导电涂层铝箔，其特征在于，所述步骤（2）中，所述抗氧化保护膜层为聚酯膜层。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池用导电涂层铝箔，其特征在于，所述步骤（3）中，所述导电涂层的喷涂条件为：温度50～80℃，喷涂速率3～5m/min，喷涂压力0 .5～2MPa，涂层厚度为5～8mm。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池用导电涂层铝箔，其特征在于，所述步骤（4）中，所述真空干燥条件为：温度85～95℃，真空度0 .01～0 .03MPa。
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