CN110364739A - 一种集流体及其制备方法和应用 - Google Patents

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夏永高
王梅梅
程亚军
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Abstract

本发明提供了一种集流体及其制备方法和应用，本发明提供的集流体通过在多孔聚合物薄膜上涂覆导电浆料得到；其中，通过使所述导电浆料由金属纳米粉、导电胶和表面活性剂组成；且使所述多孔聚合物薄膜的孔径为0.5～300μm，孔隙率为30％～60％；使得得到的集流体不仅柔韧性好，而且导电率高，满足集流体使用的要求；且所述集流体的制备工艺简单，易于实现工业化生产。

Description

一种集流体及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种集流体及其制备方法和应用。
背景技术
近年来智能手表、智能手环、智能皮肤等可穿戴电子设备的大量涌现，推动了柔性电池的不断发展。
传统的锂离子电池中，正极集流体是厚度在9-15μm之间的铝箔，负极集流体是厚度在6-12μm之间的铜箔，导电性能优异，但是金属材料密度较大，在电池中占据重要质量比重，不利于电池能量密度的提升。而且在实际操作中，极易产生不可逆的折痕，导致电池性能变差，甚至产生安全问题。
申请公布号为CN108832134的中国专利公开的集流体制作方法中用真空溅射方法将金属材料制作在聚合物薄膜上，对设备和操作的准确性要求较高。申请公布号为CN108682788的中国专利公开的集流体制作方法中将金属材料涂覆在微孔聚合物薄膜上，然后在金属层表面涂覆导电碳层，为保证导电网络完整性最后焊接极耳。操作步骤复杂，将会限制其工业化应用。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种集流体及其制备方法和应用，本发明提供的集流体不仅柔韧性好，导电效率高，而且制备方法简单。
本发明提供了一种集流体，通过在多孔聚合物薄膜上涂覆导电浆料得到；
其中，所述导电浆料由金属纳米粉、导电胶、表面活性剂和溶剂组成；
所述多孔聚合物薄膜的孔径为0.5～300μm，孔隙率为30％～60％。
优选的，所述金属纳米粉为纳米铜粉。
优选的，所述导电胶为导电银胶、导电铜胶、导电炭胶和环氧导电胶中的一种或几种。
优选的，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇醚羧酸盐、脂肪醇醚磷酸酯、司班80、吐温80或聚乙二醇。
优选的，所述金属纳米粉、导电胶和表面活性剂的质量比为10∶(2-10)∶1。
优选的，所述多孔聚合物薄膜为多孔聚乙烯薄膜、多孔聚丙烯薄膜、多孔聚苯乙烯薄膜、多孔聚氯乙烯薄膜、多孔聚酰亚胺薄膜、多孔聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、多孔聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、多孔聚碳酸酯薄膜和多孔聚砜薄膜中的一种或几种。
优选的，所述多孔聚合物薄膜的孔径为1～250μm，孔隙率为40％～50％。
优选的，所述涂覆方法为涂刷、旋涂、喷涂或浸涂。
本发明还提供了一种集流体的制备方法，包括：将导电浆料涂覆在多孔聚合物薄膜上，得到集流体。
本发明还提供了一种锂电池，其中，所述集流体为本发明所述的集流体。
与现有技术相比，本发明提供了一种集流体及其制备方法和应用，本发明提供的集流体通过在多孔聚合物薄膜上涂覆导电浆料得到；其中，通过使所述导电浆料由金属纳米粉、导电胶和表面活性剂组成；且使所述多孔聚合物薄膜的孔径为0.5～300μm，孔隙率为30％～60％；使得得到的集流体不仅柔韧性好，而且导电率高，满足集流体使用的要求；且所述集流体的制备工艺简单，易于实现工业化生产。
具体实施方式
本发明提供了一种集流体，通过在多孔聚合物薄膜上涂覆导电浆料得到；
其中，所述导电浆料由金属纳米粉、导电胶、表面活性剂和溶剂组成；
所述多孔聚合物薄膜的孔径为0.5～300μm，孔隙率为30％～60％。
本发明中，所述导电浆料中，所述金属纳米粉为纳米铜粉；所述导电胶优选为导电银胶、导电铜胶、导电炭胶和环氧导电胶中的一种或几种，更优选为环氧导电胶；所述表面活性剂优选为十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇醚羧酸盐、脂肪醇醚磷酸酯、司班80、吐温80或聚乙二醇；所述溶剂优选为无水乙醇；所述金属纳米粉、导电胶和表面活性剂的质量比为10∶(2～10)∶1，优选为10∶(5～8)∶1。
本发明中，所述多孔聚合物薄膜的孔径优选为1～250μm，优选为1～250μm，更优选为10～200μm，最优选为50～150μm；所述孔隙率优选为30％-60％，更优选为35～55％，最优选为40％～50％。所述多孔聚合物薄膜为多孔聚乙烯薄膜、多孔聚丙烯薄膜、多孔聚苯乙烯薄膜、多孔聚氯乙烯薄膜、多孔聚酰亚胺薄膜、多孔聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、多孔聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、多孔聚碳酸酯薄膜和多孔聚砜薄膜中的一种或几种；更优选为多孔聚甲基丙烯酸甲酯薄膜；本发明对多孔聚合物薄膜的来源没有特殊要求，可以自制或购买。
本发明中，本发明对涂覆的方法没有特殊要求，所述涂覆方法可以为涂刷、旋涂、喷涂或浸涂。
本发明还提供了一种集流体的制备方法，包括：将导电浆料涂覆在多孔聚合物薄膜上，得到集流体。其中，所述导电浆料和多孔聚合物薄膜的选择与前述相同；本发明对涂覆方式也没有特殊要求，可以为涂刷、旋涂、喷涂或浸涂；本领域技术人员可以根据实际需要选择合适的喷涂方式。
本发明还提供了一种锂电池，其中，所述集流体为本发明所述的集流体。
本发明提供的集流体，通过在多孔聚合物薄膜上涂覆导电浆料得到；其中，通过使所述导电浆料由金属纳米粉、导电胶和表面活性剂组成；且使所述多孔聚合物薄膜的孔径为0.5～300μm，孔隙率为30％～60％；使得得到的集流体不仅柔韧性好，而且导电率高，满足集流体使用的要求；且所述集流体的制备工艺简单，易于实现工业化生产。
下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
1)按照10∶5∶1的质量比将金属纳米铜粉、环氧导电胶、十二烷基苯磺酸钠混合在无水乙醇中，乙醇的用量为所得混合液的体积的两倍，搅拌均匀；
2)将上述浆料涂刷在多孔聚甲基丙烯酸甲酯薄膜的正反两面，之后进行120℃热处理两小时，即得到所需柔性集流体。
所用多孔聚甲基丙烯酸甲酯薄膜孔径为15μm，孔隙率为40％。
对得到的集流体的性能进行检测，结果见表1。
实施例2：
与实施例1用料和步骤相似，不同之处在于涂覆方法用旋涂。
对得到的集流体的性能进行检测，结果见表1。
实施例3：
与实施例1用料和步骤相似，不同之处在于涂覆方法用喷涂。
对得到的集流体的性能进行检测，结果见表1。
实施例4：
与实施例1用料和步骤相似，不同之处在于涂覆方法用浸涂。
对得到的集流体的性能进行检测，结果见表1。
对比例1：
将铜箔用导电胶直接粘在实施例1所述聚甲基丙烯酸甲酯薄膜的正反两面，得到集流体。
对得到的集流体的性能进行检测，结果见表1。
对比例2：
将实施例1中的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜聚换为无孔的致密薄膜，其它步骤均与实施例1相同，得到集流体。
对得到的集流体的性能进行检测，结果见表1。
对比例3：
将实施例1中的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜聚换为孔径在500μm，且孔隙率80％的薄膜，其它步骤均与实施例1相同，得到集流体。
对得到的集流体的性能进行检测，结果见表1。
表1所得集流体导电性能及力学性能
从表中可以看出，本申请通过选择合适的聚合物薄膜以及覆盖的导电材料，使得得到的集流体不仅柔韧性好，而且导电率高，而已满足锂电池的应用，而且制备方法简单，易于实现工业化生产。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种集流体，通过在多孔聚合物薄膜上涂覆导电浆料得到；
其中，所述导电浆料由金属纳米粉、导电胶、表面活性剂和溶剂组成；
所述多孔聚合物薄膜的孔径为0.5～300μm，孔隙率为30％～60％。
2.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述金属纳米粉为纳米铜粉。
3.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述导电胶为导电银胶、导电铜胶、导电炭胶和环氧导电胶中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇醚羧酸盐、脂肪醇醚磷酸酯、司班80、吐温80或聚乙二醇。
5.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述金属纳米粉、导电胶和表面活性剂的质量比为10∶(2～10)∶1。
6.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述多孔聚合物薄膜为多孔聚乙烯薄膜、多孔聚丙烯薄膜、多孔聚苯乙烯薄膜、多孔聚氯乙烯薄膜、多孔聚酰亚胺薄膜、多孔聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、多孔聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、多孔聚碳酸酯薄膜和多孔聚砜薄膜中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述多孔聚合物薄膜的孔径为1～250μm，孔隙率为40％～50％。
8.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述涂覆方法为涂刷、旋涂、喷涂或浸涂。
9.一种集流体的制备方法，包括：将导电浆料涂覆在多孔聚合物薄膜上，得到集流体。
10.一种锂电池，其特征在于，所述集流体为权利要求1～8任意一项所述的集流体。
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