CN115579453A - 一种涂碳铝箔及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种涂碳铝箔及其制备工艺，涂碳铝箔包括铝箔基体和复合碳层，所述复合碳层以浆料的形式涂覆在铝箔基体的表面，浆料涂抹在铝箔基体的厚度控制在10nm～120nm之间，浆料的分散度Dr大于0.95，其中，铝箔基体含有的元素包括Fe、Si、Cu、Mn、Mg、Li、Zn、Ti和Al元素，其中Fe≤0.15％、Si≤0.10％、Cu0.04～0.05％、Mn0.03、Mg0.03、Li0.02、Zn0.05、Ti0.01～0.03和Al元素余量；本发明的涂碳铝箔能够明显进步电池组运用一致性，大幅下降电池组本钱；进步活性资料和集流体的粘接附着力，资料柔软，易于加工，强度高，下降极片制作本钱；减小极化，进步倍率和克容量，提高电池功能；维护集流体，延长电池运用寿数。

Description

一种涂碳铝箔及其制备工艺
技术领域
本发明属于涂碳铝箔技术领域，涉及一种涂碳铝箔及其制备工艺。
背景技术
通常所说的电池用铝箔，实际上是指用于锂离子电池正极材料的中铝箔，而在电池中，其它用途的铝箔也有很多，如电池软包用铝塑膜、极耳、以及改性后的涂炭箔。所以，单纯的称之为电池箔是不够科学和全面的。实际上，现在我们通常所说的电池箔，不是字面上的电池用铝箔，而应该是指锂电池集流体用的非改性铝箔，这种要与用在电池上的其它用途的铝箔区分开来。它一方面是集流体的电极，另一方面又作为锂电正极或负极材料的载体。也就是锂电材料要涂到它上面去。因此，更准确的定义，应是锂电池集流体用铝箔。
专利号为CN201810436359.1提供一种具有补锂功能的涂碳铝箔及其制备方法，涂碳铝箔包括铝箔基体和设于所述铝箔基体表面的碳复合涂层，所述碳复合涂层由复合浆料固化而成，所述复合浆料包括：含有质量百分比为25-40％的粘结剂、55-70％的炭黑和5-10％的石墨导电剂或者质量百分比为25-40％的粘结剂、59-74％的炭黑和0.01-1％的石墨烯的原料、将所述原料分散至固含量为27-55％的溶剂和将pH调节至3-5的LiOH。该涂碳铝箔的复合浆料通过加入一定量的LiOH，一方面可与粘结剂发生反应，增加粘结剂的粘度，另一方面LiOH具有补锂功能，可显著提高正极材料的首次效率，同时使用不同结构导电剂，解决了底涂层和铝箔粘结力较差的问题。该制备方法工艺简单，设备、原料简单易得。
专利号为CN201410727567.9公开了一种氟化碳复合正极及其制备方法，该氟化碳复合正极以铝箔为基底，基底一表面由下到上依次为含氟化碳、碳导电剂和粘结剂的复合涂层和含镍镀层；制备方法是将氟化碳、碳导电剂和粘结剂加入到有机溶剂中搅拌均匀得到混合浆料；将所得混合浆料涂覆在铝箔一表面，干燥后，在铝箔一表面形成复合涂层；再在所述复合涂层表面经过化学镀镍方法镀一层含镍镀层后，进行热处理、辊压，剪切成电池正极；该制备方法操作简单、工艺条件温和、低成本；制得的复合正极，结构稳定、导电性好，可用于制备高比容量、高电流效率的锂氟化碳电池
上述公开的铝箔或者是涂碳铝箔，在点池组运用一致性上较差，集流体的粘接附着力不高，不易于加工，极化沿着，倍率和容量难以保证，电池运用寿数得不到提升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种涂碳铝箔及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种涂碳铝箔，涂碳铝箔包括铝箔基体和复合碳层，所述复合碳层以浆料的形式涂覆在铝箔基体的表面，浆料涂抹在铝箔基体的厚度控制在10nm～120nm之间，浆料的分散度Dr大于0.95。
在上述的一种涂碳铝箔中，所述铝箔基体含有的元素包括Fe、Si、Cu、Mn、Mg、Li、Zn、Ti和Al元素，其中Fe≤0.15％、Si≤0.10％、Cu0.04～0.05％、Mn0.03、Mg0.03、Li0.02、Zn0.05、Ti0.01～0.03和Al元素余量。
在上述的一种涂碳铝箔中，所述复合碳层的组成成份包括粘结剂、溶剂、炭黑、导电碳粉和PH调节剂，
在上述的一种涂碳铝箔中，所述粘结剂、溶剂、炭黑、导电碳粉和PH调节剂的占比如下：粘结剂50～55％、溶剂12～15％、炭黑30～35％、导电碳粉3～6％和PH调节剂2～5％。
在上述的一种涂碳铝箔中，所述导电碳粉包括石墨粉、碳纤维、活性炭、炭黑、石墨烯、碳纳米管、碳纳米角、中间相碳微球的一种或几种的混合物。
在上述的一种涂碳铝箔中，所述粘结剂为聚氨酯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸酯、羧甲基酸钠、环氧树脂和醋酸乙烯酯的一种或者多种。
一种涂碳铝箔的制备工艺，包括以下步骤：S1：先将铝箔去除油污并干燥，通过张力和塌边量两个因变量来判断铝箔板形的质量；
S2：配置复合碳层的浆料，选取粘结剂、溶剂、炭黑、导电碳粉和PH调节剂，其中，粘结剂为聚偏氟乙烯、溶剂为水，导电碳粉为石墨粉，PH调节剂为强碱；
S3：将步骤S2准备好的溶剂置于分散罐中，依次加入粘结剂、炭黑和导电碳粉，通过滴加PH调节剂调节PH值，分散均匀即可得到浆料；
S4：通过高精度辊涂工艺将步骤S3得到的浆料涂覆在铝箔基体的表面，浆料涂抹在铝箔基体的厚度控制在10nm～120nm之间，烘干即可得到涂碳铝箔。
在上述的一种涂碳铝箔的制备工艺中，所述涂碳铝箔的抗拉强度和延伸率分别为200～220和3.0～3.5。
在上述的一种涂碳铝箔的制备工艺中，所述塌边量的判断依据如下：在铝箔基体宽度范围，0.6kgf/mm2的单位张力检测下榻量≤5mm即为合格；
张力的判断依据如下：铝箔基体的润湿性(达因值)≥32mN/m。
在上述的一种涂碳铝箔的制备工艺中，所述涂碳铝箔应用在18650型锂电池。
与现有技术相比，本发明一种涂碳铝箔及其制备工艺的优点为：明显进步电池组运用一致性，大幅下降电池组本钱；进步活性资料和集流体的粘接附着力，资料柔软，易于加工，强度高，下降极片制作本钱；减小极化，进步倍率和克容量，提高电池功能；维护集流体，延长电池运用寿数。
附图说明
图1是本发明一种涂碳铝箔及其制备工艺结构示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，本发明一种涂碳铝箔，涂碳铝箔包括铝箔基体和复合碳层，所述复合碳层以浆料的形式涂覆在铝箔基体的表面，浆料涂抹在铝箔基体的厚度控制在10nm～120nm之间，浆料的分散度Dr大于0.95。
其中，铝箔基体含有的元素包括Fe、Si、Cu、Mn、Mg、Li、Zn、Ti和Al元素，其中Fe≤0.15％、Si≤0.10％、Cu0.04～0.05％、Mn0.03、Mg0.03、Li0.02、Zn0.05、Ti0.01～0.03和Al元素余量。
在本实施例中，复合碳层的组成成份包括粘结剂、溶剂、炭黑、导电碳粉和PH调节剂，
在本实施例中，粘结剂、溶剂、炭黑、导电碳粉和PH调节剂的占比如下：粘结剂50～55％、溶剂12～15％、炭黑30～35％、导电碳粉3～6％和PH调节剂2～5％。
在本实施例中，导电碳粉包括石墨粉、碳纤维、活性炭、炭黑、石墨烯、碳纳米管、碳纳米角、中间相碳微球的一种或几种的混合物。
在本实施例中，粘结剂为聚氨酯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸酯、羧甲基酸钠、环氧树脂和醋酸乙烯酯的一种或者多种。
一种涂碳铝箔的制备工艺，包括以下步骤：
S1：先将铝箔去除油污并干燥，通过张力和塌边量两个因变量来判断铝箔板形的质量；
S2：配置复合碳层的浆料，选取粘结剂、溶剂、炭黑、导电碳粉和PH调节剂，其中，粘结剂为聚偏氟乙烯、溶剂为水，导电碳粉为石墨粉，PH调节剂为强碱；
S3：将步骤S2准备好的溶剂置于分散罐中，依次加入粘结剂、炭黑和导电碳粉，通过滴加PH调节剂调节PH值，分散均匀即可得到浆料；
S4：通过高精度辊涂工艺将步骤S3得到的浆料涂覆在铝箔基体的表面，浆料涂抹在铝箔基体的厚度控制在10nm～120nm之间，烘干即可得到涂碳铝箔。
其中：涂碳铝箔的抗拉强度和延伸率分别为200～220和3.0～3.5。
塌边量的判断依据如下：在铝箔基体宽度范围，0.6kgf/mm2的单位张力检测下榻量≤5mm即为合格；张力的判断依据如下：铝箔基体的润湿性(达因值)≥32mN/m。
实施例一：
先将铝箔去除油污并干燥，通过张力和塌边量两个因变量来判断铝箔板形的质量；配置复合碳层的浆料，选取粘结剂、溶剂、炭黑、导电碳粉和PH调节剂，其中，粘结剂为聚偏氟乙烯、溶剂为水，导电碳粉为石墨粉，PH调节剂为强碱；
S3：将准备好的溶剂置于分散罐中，依次加入粘结剂、炭黑和导电碳粉，通过滴加PH调节剂调节PH值，分散均匀即可得到浆料；
S4：通过高精度辊涂工艺将步骤S3得到的浆料涂覆在铝箔基体的表面，浆料涂抹在铝箔基体的厚度控制在15nm之间，烘干即可得到涂碳铝箔。
实施例二：
先将铝箔去除油污并干燥，通过张力和塌边量两个因变量来判断铝箔板形的质量；配置复合碳层的浆料，选取粘结剂、溶剂、炭黑、导电碳粉和PH调节剂，其中，粘结剂为聚偏氟乙烯、溶剂为水，导电碳粉为石墨粉，PH调节剂为强碱；
将准备好的溶剂置于分散罐中，依次加入粘结剂、炭黑和导电碳粉，通过滴加PH调节剂调节PH值，分散均匀即可得到浆料；
通过高精度辊涂工艺将步骤S3得到的浆料涂覆在铝箔基体的表面，浆料涂抹在铝箔基体的厚度控制在25nm之间，烘干即可得到涂碳铝箔。
实施例三：
先将铝箔去除油污并干燥，通过张力和塌边量两个因变量来判断铝箔板形的质量；配置复合碳层的浆料，选取粘结剂、溶剂、炭黑、导电碳粉和PH调节剂，其中，粘结剂为聚偏氟乙烯、溶剂为水，导电碳粉为石墨粉，PH调节剂为强碱；
将准备好的溶剂置于分散罐中，依次加入粘结剂、炭黑和导电碳粉，通过滴加PH调节剂调节PH值，分散均匀即可得到浆料；
S4：通过高精度辊涂工艺将步骤S3得到的浆料涂覆在铝箔基体的表面，浆料涂抹在铝箔基体的厚度控制在35nm之间，烘干即可得到涂碳铝箔。
实施例四：
先将铝箔去除油污并干燥，通过张力和塌边量两个因变量来判断铝箔板形的质量；配置复合碳层的浆料，选取粘结剂、溶剂、炭黑、导电碳粉和PH调节剂，其中，粘结剂为聚偏氟乙烯、溶剂为水，导电碳粉为石墨粉，PH调节剂为强碱；
将准备好的溶剂置于分散罐中，依次加入粘结剂、炭黑和导电碳粉，通过滴加PH调节剂调节PH值，分散均匀即可得到浆料；
通过高精度辊涂工艺将步骤S3得到的浆料涂覆在铝箔基体的表面，浆料涂抹在铝箔基体的厚度控制在50nm之间，烘干即可得到涂碳铝箔。
实施例一到四中，导电碳粉依次为石墨粉、碳纤维、活性炭、炭黑；粘结剂依次为聚氨酯·聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯·聚乙烯醇、聚丙烯酸·聚苯乙烯磺酸酯和羧甲基酸钠。
本发明的涂碳铝箔能够明显进步电池组运用一致性，大幅下降电池组本钱；进步活性资料和集流体的粘接附着力，资料柔软，易于加工，强度高，下降极片制作本钱；减小极化，进步倍率和克容量，提高电池功能；维护集流体，延长电池运用寿数。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种涂碳铝箔，其特征在于，涂碳铝箔包括铝箔基体和复合碳层，所述复合碳层以浆料的形式涂覆在铝箔基体的表面，浆料涂抹在铝箔基体的厚度控制在10nm～120nm之间，浆料的分散度Dr大于0.95。
2.根据权利要求1所述的一种涂碳铝箔，其特征在于，所述铝箔基体含有的元素包括Fe、Si、Cu、Mn、Mg、Li、Zn、Ti和Al元素，其中Fe≤0.15％、Si≤0.10％、Cu0.04～0.05％、Mn0.03、Mg0.03、Li0.02、Zn0.05、Ti0.01～0.03和Al元素余量。
3.根据权利要求1所述的一种涂碳铝箔，其特征在于，所述复合碳层的组成成份包括粘结剂、溶剂、炭黑、导电碳粉和PH调节剂。
4.根据权利要求3所述的一种涂碳铝箔，其特征在于，所述粘结剂、溶剂、炭黑、导电碳粉和PH调节剂的占比如下：粘结剂50～55％、溶剂12～15％、炭黑30～35％、导电碳粉3～6％和PH调节剂2～5％。
5.根据权利要求3所述的一种涂碳铝箔，其特征在于，所述导电碳粉包括石墨粉、碳纤维、活性炭、炭黑、石墨烯、碳纳米管、碳纳米角、中间相碳微球的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求3所述的一种涂碳铝箔，其特征在于，所述粘结剂为聚氨酯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸酯、羧甲基酸钠、环氧树脂和醋酸乙烯酯的一种或者多种。
7.一种涂碳铝箔的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：先将铝箔去除油污并干燥，通过张力和塌边量两个因变量来判断铝箔板形的质量；
S2：配置复合碳层的浆料，选取粘结剂、溶剂、炭黑、导电碳粉和PH调节剂，其中，粘结剂为聚偏氟乙烯、溶剂为水，导电碳粉为石墨粉，PH调节剂为强碱；
S3：将步骤S2准备好的溶剂置于分散罐中，依次加入粘结剂、炭黑和导电碳粉，通过滴加PH调节剂调节PH值，分散均匀即可得到浆料；
S4：通过高精度辊涂工艺将步骤S3得到的浆料涂覆在铝箔基体的表面，浆料涂抹在铝箔基体的厚度控制在10nm～120nm之间，烘干即可得到涂碳铝箔。
8.根据权利要求7所述的一种涂碳铝箔的制备工艺，其特征在于，所述涂碳铝箔的抗拉强度和延伸率分别为200～220和3.0～3.5。
9.根据权利要求7所述的一种涂碳铝箔的制备工艺，其特征在于，所述塌边量的判断依据如下：在铝箔基体宽度范围，0.6kgf/mm2的单位张力检测下榻量≤5mm即为合格；
张力的判断依据如下：铝箔基体的润湿性(达因值)≥32mN/m。
10.根据权利要求7所述的一种涂碳铝箔的制备工艺，其特征在于，所述涂碳铝箔应用在18650型锂电池。
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