CN110739461A - 一种新型锂离子正负两极用类石墨烯导热复合集流体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型锂离子正负两极用类石墨烯导热集流体的制备方法，所述新型锂离子正负两极用类石墨烯导热复合集流体包括导热膜以及覆盖在导热膜上下的金属，所述导热膜为类石墨烯导热膜；所述金属为铝、铜。本申请的新型锂离子正负两极用类石墨烯导热复合集流体通过涂覆手段、化学气相沉积法等将金属与类石墨烯导热模紧密结合在一起，使其与以往的铜箔、铝箔集流体不一样，所述新型锂离子正负两极用类石墨烯导热复合集流体，不仅能能提高锂电池倍率和循环性能以及有效防止锂电池热失控提高锂电池的安全性能，而且所述集流体既可用于正极集流体也可用于负极集流体。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池集流体制备技术领域，具体涉及一种新型锂离子正负两极用类石墨烯导热复合集流体的制备。
背景技术
锂离子电池已经在消费电子、电动车等领域大规模应用，并且正在大型能源存储领域崭露头角。高能量密度、高功率密度、长寿命等是对锂离子电池的基本要求。作为锂离子电池的重要组成部分；集流体在电池中起着传输电子及附着正极或负极活性物质的作用，然而，在生产上，铝箔只能作为正极集流体，铜箔则只能作为负极集流体。
发明内容
本发明提供一种新型锂离子正负两极用类石墨烯导热复合集流体的制备方法，所述类石墨烯导热复合集流体既可作为锂离子电池的正极集流体也可作为锂离子电池的负极集流体，而且能提高锂电池的倍率、循环性能、安全性能及使用寿命；且本发明制作方法简单，可控性高，适合工业批量生产。
本发明公开提供的新型锂离子正负两极用类石墨烯导热复合集流体，由金属和类石墨烯导热膜组成。
为达到上述目的，本发明通过以下步骤实现：
1)将一种或多种有机单体按一定比例混合经搅拌后制成PAA胶体，
2)把PAA胶体置于一定温度段内烘干制成PAA膜；
3)将PAA膜在气体氛围内进行亚胺化处理后制成PI膜；
4)把S3中的PI膜进行碳化后形成碳膜；
5)碳膜经石墨化后再在一定温度下烘干制成类石墨烯导热膜。
6)以类石墨烯导热膜作为基体，采用热压合、等离子体喷涂、静电喷涂、网纹涂布、真空镀膜、热喷涂、气相沉积中的一种或几种方法将权利2～3所述的金属分别覆盖在类石墨烯导热膜的上下表面，即得到新型锂离子正负两极用类石墨烯导热复合集流体。
本发明中金属的厚度在0.1～20um。
本发明中的类石墨烯导热膜厚度在0.1～25um。
本发明中的集流体的厚度在10～45um。
本发明中的金属为铝、铜。
本发明中的有机单体为：二氨基二苯醚、二苯醚、甲基醚、乙基醚、聚苯醚、邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲、苯酸酐、苯四甲酸酐、乙酸酐、马来酸酐、铬酸酐、二本四甲酸二醚等有机单体中的一种或几种。
本发明中的PAA胶体的烘干温度是60～200℃，烘干时间为12～48h。
本发明中的PAA膜亚胺化的气体氛围为：氢气、空气、氧气、氮气、氩气、氨气等；本发明中的PAA膜亚胺化的温度为80～400℃，时间为0.5～5h。
本发明中的PI膜碳化的温度为180～600℃，碳化时长为1～12h.
本发明中的碳膜的石墨化温度为2000～4500℃，时长为3～18h。
本发明中的碳膜经石墨化后的烘干温度为60～180℃，时间为8～36h。
本发明中的集流体既可以用于正极集流体也可用于负极集流体。
本发明公开的新型锂离子正负两极用类石墨烯导热复合集流体，首次以类石墨烯导热膜作为基体，将铝和铜分别覆到类石墨烯导热膜的上下表面组成锂电池集流体，能提高锂电池的倍率和循环性能以及使用寿命，同时还可以有效防止锂电池热失控，提高锂电池的安全性能。且与以往的铜箔、铝箔集流体不一样，所述新型锂离子正负两极用类石墨烯导热复合集流体，既可用于正极集流体也可用于负极集流体。
附图说明
图1为一种新型锂离子正负两极用类石墨烯导热复合集流体的简单示意图。
具体实施方式
为进一步阐述本发明，下面给出实施例来说明，在下属实例中，提供了本发明若干实施方式和组成，然而本发明并不局限于采用下述方式实施，本领域技术人员在理解本发明的基础上对本发明所进行的变更、替换、改进依旧属于本发明的保护范围。
实施例1：
(1)将苯四甲酸酐和二氨基二苯醚按照3:4的比例混合，并放到磁力搅拌器上搅拌60min得到黄色PAA胶体；
(2)再将(1)中黄色胶体置于80℃的真空干燥箱中15h烘干后，经处理得到黄色的PAA膜；
(3)将(2)中制成黄色PAA膜置于N2氛围内进行亚胺化处理，并设定亚胺化的温度为180℃，时长为2h，最终得到PI膜；
(4)将(3)中PI膜置于300℃进行8H碳化处理后得到灰黑色碳膜，随后将制成的碳膜经石墨化后形成灰色类石墨烯导热膜，所述石墨化温度为 2800℃，时长为6h；
(5)以(4)中的类石墨烯导热膜为基体，采用真空镀膜法分别将铝和铜镀到类石墨烯导热膜的上下表面，最终制成新型锂离子正负两极用类石墨烯导热复合集流体，其厚度为40±0.5um。
实施例2：
(1)将苯四甲酸酐和二氨基二苯醚按照4:4的比例混合，并放到磁力搅拌器上搅拌60min制成淡黄色PAA胶体；
(2)将(1)中的淡黄色PAA胶体置于100℃的真空干燥箱中15h经烘干处理后得到淡黄色PAA膜；
(3)将(2)中制成淡黄色PAA膜置于N2氛围内进行亚胺化处理，并设定亚胺化的温度为180℃，时长为4h，最终得到淡黄色PI膜；
(4)将(3)中PI膜置于300℃进行8H碳化处理后得到灰黑色碳膜，随后将制成的碳膜经石墨化后形成灰色类石墨烯导热膜，所述石墨化温度为 2800℃，时长为8h；
(5)以(4)中的类石墨烯导热膜为基体，采用真空镀膜法分别将铝和铜镀到类石墨烯导热膜的上下表面，最终制成新型锂离子正负两极用类石墨烯导热复合集流体，其厚度为40±0.5um。
Claims (11)
1.一种新型锂离子正负两极用类石墨烯导热复合集流体，其特征在于，所述新型锂离子正负两极用类石墨烯导热复合集流体由导热膜及覆盖在导热膜上下的金属组成。所述导热膜为类石墨烯导热膜。所述类石墨烯导热膜厚度在0.1～25um。
2.根据权利1要求所述的新型锂离子正负两极用类石墨烯导热复合集流体，其特征在于，所述的金属为铝、铜；所述金属的厚度在0.1～20um。
3.根据权利要求1所述的新型锂离子正负两极用类石墨烯导热复合集流体，其特征在于，所述的集流体的厚度在10～45um。
4.根据权利1～4任一项所述的的新型锂离子正负两极用类石墨烯导热复合集流体的制备方法，包括如下具体步骤：
S1.将一种或多种有机单体按一定比例混合经搅拌后制成PAA胶体，
S2.把PAA胶体置于一定温度段内烘干制成PAA膜；
S3.将PAA膜在气体氛围内进行亚胺化处理后制成PI膜；
S4.把S3中的PI膜进行碳化后形成碳膜；
S5.碳膜经石墨化后再在一定温度下烘干制成类石墨烯导热膜。
S6.以类石墨烯导热膜作为基体，采用热压合、等离子体喷涂、静电喷涂、网纹涂布、真空镀膜、热喷涂、气相沉积中的一种或几种方法将权利2～3所述的金属分别覆盖在类石墨烯导热膜的上下表面，即得到新型锂离子正负两极用类石墨烯导热复合集流体。
5.根据权利要求4所述的制备方法中，其特征在于，所述有机单体为：二氨基二苯醚、二苯醚、甲基醚、乙基醚、聚苯醚、邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲、苯酸酐、苯四甲酸酐、乙酸酐、马来酸酐、铬酸酐、二本四甲酸二醚等有机单体中的一种或几种。
6.根据权利要求4所述的制备方法中，其特征在于，所述PAA胶体的烘干温度是60～200℃，烘干时间为12～48h。
7.根据权利要求4所述的制备方法中，其特征在于，所述PAA膜亚胺化的气体氛围为：氢气、空气、氧气、氮气、氩气等；所述PAA膜亚胺化的温度为80～400℃，时间为0.5～5h。
8.根据权利要求4所述的制备方法中，其特征在于，所述PI膜碳化的温度为180～600℃，碳化时长为1～12h。
9.根据权利要求4所述的制备方法中，其特征在于，所述碳膜的石墨化温度为2000～4500℃，时长为3～18h。
10.根据权利要求4所述的制备方法中，其特征在于，所述碳膜经石墨化后的烘干温度为60～180℃，时间为8～36h。
11.根据权利要求1～3中任一项所述的新型锂离子正负两极用类石墨烯导热复合集流体，其特征在于，所述的集流体既可以用于正极集流体也可用于负极集流体。
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