CN111628177B - 一种减薄负极集流体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减薄负极集流体，包括：金属箔、涂覆在金属箔两面的保护层，其中，金属箔的厚度为3‑4μm，保护层的厚度为30‑40μm；保护层的原料按重量份包括：粘性高分子材料6‑7份，表面活性剂1‑3份，导电剂1‑2份。本发明降低了集流体的质量，提高了电池的能量密度，并且通过保护层改善了减薄金属箔的韧性和强度，并且集流体与负极活性材料的粘结性好，且保持了整体电池的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及集流体技术领域，尤其涉及一种减薄负极集流体。
背景技术
锂离子电池具有能量密度高，循环寿命长，无记忆效应等特性，在3C电子产品、储能、电动汽车等领域有广泛应用。随着锂电池的广泛应用，人们对锂电池的安全性和能量密度提出了更高的要求。
锂电池常用的集流体为金属箔材或涂碳金属箔材，其中正极集流体为厚度为9-15μm的铝箔或涂碳铝箔，负极集流体主要是厚度为6-9μm的铜箔或涂碳铜箔。负极材料为石墨，在充放电多次循环后负极活性材料会与负极集流体发生脱离，影响电池循环性能，为了提高电池能量密度，增加电动汽车续航里程，需采用新型轻质集流体，来增加电池的能量密度，同时提高电池的稳定性也是重中之重的。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种减薄负极集流体，本发明降低了集流体的质量，提高了电池的能量密度，并且通过保护层改善了减薄金属箔的韧性和强度，并且集流体与负极活性材料的粘结性好，且保持了整体电池的稳定性。
本发明提出的一种减薄负极集流体，包括：金属箔、涂覆在金属箔两面的保护层，其中，金属箔的厚度为3-4μm，保护层的厚度为30-40μm；
保护层的原料按重量份包括：粘性高分子材料6-7份，表面活性剂1-3份，导电剂1-2份。
优选地，粘性高分子材料为对苯二甲酸乙二醇酯和羧甲基纤维素钠的混合物、对苯二甲酸乙二醇酯中的一种。
优选地，粘性高分子材料为对苯二甲酸乙二醇酯和羧甲基纤维素钠的混合物。
优选地，对苯二甲酸乙二醇酯和羧甲基纤维素钠的重量比为6-7:2.8-4。
优选地，表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或/和氯化烃基二甲基代苯甲胺。
优选地，表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和氯化烃基二甲基代苯甲胺。
优选地，十二烷基苯磺酸钠和氯化烃基二甲基代苯甲胺的重量比为4-5:5-6。
优选地，导电剂为导电剂SP或/和导电剂KS。
优选地，金属箔为铜箔或铜合金箔。
上述铜合金箔可以包含铝、锡、锌、铅、锑、镉、金、铋、锗等元素中的至少一种。
上述减薄负极集流体的制备方法为：取粘性高分子材料、表面活性剂、导电剂于溶剂中混匀得到浆料；取金属箔用电晕机进行表面粗糙处理后，用乙醇超声清洗，然后将浆料均匀涂覆于金属箔的两面，干燥即得。
上述涂覆的方法可以为旋涂、刮涂、浸泡、吸附等。
上述溶剂可以为水或有机溶剂等。
上述干燥方法为：于80℃，真空干燥8h。
有益效果：
针对目前锂离子电池常用的负极集流体为铜箔，且其厚度约为6-9μm，会增加电池的能量密度的问题，发明人将金属箔的厚度减薄至3-4μm，比6μm要薄33％-55％，降低了集流体的质量，增加了电池的能量密度；但是金属箔的厚度太薄，降低了其韧性和强度，发明人在金属箔表面涂覆了适宜的保护层，可以改善其韧性和强度；而且选用合适的粘性高分子材料可以有效增加金属箔与负极活性材料的粘结性，避免负极活性材料的脱离；合适的表面活性剂可以提高金属箔与负极活性材料的界面稳定性；合适的导电剂可以增加电流的传导；上述各物质相互配合使得降低了集流体的质量，提高了电池的能量密度，并且通过保护层改善了减薄金属箔的韧性和强度，并且集流体与负极活性材料的粘结性好，且保持了整体电池的稳定性，使得电池在循环上千次后，也不会出现负极表面掉料的问题，增加了电池的稳定和安全性；
本发明所述减薄集流体，比6μm厚的集流体的重量减少了20％左右，提高了电池的能量密度，也降低了生产成本。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种减薄负极集流体，包括：铜箔、涂覆在铜箔两面的保护层，其中，铜箔的厚度为4μm，保护层的厚度为30μm；
保护层的原料按重量份包括：苯二甲酸乙二醇酯6份，氯化烃基二甲基代苯甲胺2份，导电剂KS 2份。
实施例2
一种减薄负极集流体，包括：铜箔、涂覆在铜箔两面的保护层，其中，铜箔的厚度为4μm，保护层的厚度为30μm；
保护层的原料按重量份包括：苯二甲酸乙二醇酯6份，十二烷基苯磺酸钠2份，导电剂KS 2份。
实施例3
一种减薄负极集流体，包括：铜箔、涂覆在铜箔两面的保护层，其中，铜箔的厚度为4μm，保护层的厚度为30μm；
保护层的原料按重量份包括：苯二甲酸乙二醇酯6份，氯化烃基二甲基代苯甲胺1份，十二烷基苯磺酸钠1份，导电剂KS 2份。
实施例4
一种减薄负极集流体，包括：铜箔、涂覆在铜箔两面的保护层，其中，铜箔的厚度为4μm，保护层的厚度为30μm；
保护层的原料按重量份包括：对苯二甲酸乙二醇酯5份，羧甲基纤维素钠2份，氯化烃基二甲基代苯甲胺1份，导电剂SP 2份。
实施例5
一种减薄负极集流体，包括：铜箔、涂覆在铜箔两面的保护层，其中，铜箔的厚度为4μm，保护层的厚度为30μm；
保护层的原料按重量份包括：苯二甲酸乙二醇酯5份，羧甲基纤维素钠3份，十二烷基苯磺酸钠1份，导电剂SP 1份。
实施例6
一种减薄负极集流体，包括：铜箔、涂覆在铜箔两面的保护层，其中，铜箔的厚度为4μm，保护层的厚度为30μm；
保护层的原料按重量份包括：苯二甲酸乙二醇酯4份，羧甲基纤维素钠2份，氯化烃基二甲基代苯甲胺1份，十二烷基苯磺酸钠1份，导电剂SP 2份。
对比例1
一种减薄负极集流体，为厚度为4μm的铜箔。
对比例2
一种减薄负极集流体，包括：铜箔、涂覆在铜箔两面的保护层，其中，铜箔的厚度为4μm，保护层的厚度为30μm；保护层为羧甲基纤维素钠。
对比例3
一种减薄负极集流体，包括：铜箔、涂覆在铜箔两面的保护层，其中，铜箔的厚度为4μm，保护层的厚度为30μm；
保护层的原料按重量份包括：羧甲基纤维素钠7份，氯化烃基二甲基代苯甲胺3份。
对比例4
一种减薄负极集流体，包括：铜箔、涂覆在铜箔两面的保护层，其中，铜箔的厚度为4μm，保护层的厚度为30μm；
保护层的原料按重量份包括：羧甲基纤维素钠7份，十二烷基苯磺酸钠3份。
对比例5
一种减薄负极集流体，包括：铜箔、涂覆在铜箔两面的保护层，其中，铜箔的厚度为4μm，保护层的厚度为30μm；
保护层的原料按重量份包括：羧甲基纤维素钠7份，十二烷基苯磺酸钠2份，氯化烃基二甲基代苯甲胺1份。
试验例
分别取实施例1-6和对比例1-5按照相同方法与正极集流体、正极活性材料、负极活性材料、电解液(或者电解质)、隔膜组装成锂离子电池，检测锂离子电池的性能以及减薄负极集流体与负极活性材料的剥离情况，结果如下表所示：
由上表可以看出，本发明与负极活性材料有很好的粘附力，且使用本发明组装的锂离子电池在循环上千次后，也不会出现负极表面掉料的问题，增加了电池的稳定和安全性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种减薄负极集流体，其特征在于，包括：金属箔、涂覆在金属箔两面的保护层，其中，金属箔的厚度为3-4μm，保护层的厚度为30-40μm；
保护层的原料按重量份包括：苯二甲酸乙二醇酯4份，羧甲基纤维素钠2份，氯化烃基二甲基代苯甲胺1份，十二烷基苯磺酸钠1份，导电剂SP 2份。
2.根据权利要求1所述减薄负极集流体，其特征在于，金属箔为铜箔或铜合金箔。
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