CN116666641A - 多元纳米碳导电预涂层改性集流体及其制备方法与应用 - Google Patents

多元纳米碳导电预涂层改性集流体及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN116666641A
CN116666641A CN202310410848.0A CN202310410848A CN116666641A CN 116666641 A CN116666641 A CN 116666641A CN 202310410848 A CN202310410848 A CN 202310410848A CN 116666641 A CN116666641 A CN 116666641A
Authority
CN
China
Prior art keywords
current collector
nano carbon
conductive precoat
precoat
conductive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310410848.0A
Other languages
English (en)
Inventor
卢文
成方
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kunming Yunda New Energy Co ltd
Original Assignee
Kunming Yunda New Energy Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kunming Yunda New Energy Co ltd filed Critical Kunming Yunda New Energy Co ltd
Priority to CN202310410848.0A priority Critical patent/CN116666641A/zh
Publication of CN116666641A publication Critical patent/CN116666641A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/665—Composites
    • H01M4/667—Composites in the form of layers, e.g. coatings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/66—Current collectors
    • H01G11/68—Current collectors characterised by their material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明涉及一种多元纳米碳导电预涂层改性集流体及其制备方法与应用，属于电化学技术领域。本发明将粘结剂和溶剂加入到搅拌容器中，采用高速剪切搅拌机搅拌后，得到分散均匀的粘结剂溶液；再将纳米碳材料加入到粘结剂溶液中，剪切分散后，制得分散均匀的多元纳米碳导电预涂层浆料；最后将多元纳米碳导电预涂层浆料均匀涂覆到集流体基体表面，干燥，制得多元纳米碳导电预涂层改性集流体；其中，纳米碳材料包括导电炭黑、具有一维纤维状结构的纳米碳材料和具有二维片层状结构的纳米碳材料。本发明的多元纳米碳导电预涂层改性集流体具有界面结合力强、导电性和结构稳定性好、界面接触面积大，以及与电极活性物质间粘合性强等优点，易于推广应用。

Description

多元纳米碳导电预涂层改性集流体及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于电化学技术领域，涉及一种多元纳米碳导电预涂层改性集流体及其制备方法与应用，具体而言，本发明的制备方法制备的多元纳米碳导电预涂层改性集流体可作为制备超级电容器、锂离子电池等电化学储能器件电极（包括正极和负极）所用的集流体。
背景技术
集流体（如：铝箔、铜箔等）材料作为超级电容器和锂离子电池等常用电化学储能器件电极材料的重要组成部分之一，起到承载电极活性物质，并汇集电极活性物质产生的电流与外电路形成电连接，从而实现化学能向电能转化的作用。在实际应用中，工业上通常采用延压及铸造工艺进行集流体的制作，其表面残留的油污会降低活性物质与集流体界面间的结合强度。此外，电极活性物质的颗粒粒径较大，活性物质颗粒与集流体之间的接触是点与面的接触，导致接触面积有限、接触不牢、界面电阻较大且易受压片压力的影响。另一方面，集流体表面存在天然的氧化钝化层（如氧化铝、氧化铜等），虽然具备较好的抗腐蚀性能，但影响了集流体的导电性，并造成电极活性材料与集流体间的界面电阻增大以及结合不良的问题。加之电极活性材料层吸收电解液后会膨胀，在充放电过程中活性物质易从集流体表面脱落等，都会造成器件性能和使用寿命的严重衰减。另外，电解液浸润集流体后会对其表面形成局部腐蚀（点蚀）或全面腐蚀，导致界面阻抗进一步增大，最终造成器件容量损失或电极失效。上述问题均会对器件的电化学性能带来严重的负面影响，造成其功率性能、循环性能变差。
为了解决上述问题，一种常用的方法是对集流体表面进行电化学刻蚀以增加接触面积，增强界面附着力。然而，该方法虽然能起到一定的改善效果，并在一定程度上降低界面阻抗，但刻蚀扩大表面积增幅有限，上述不足仍然存在并亟待改进。为了进一步改善电极活性物质与集流体间的结合强度、增大接触面积并降低界面电阻，另一种行之有效的方法是在集流体表面涂覆导电预涂层。导电预涂层的引入不仅可以增大电极材料和集流体间的接触面积，还能增强活性材料与集流体表面的界面结合力，从而有效降低界面电阻，并抑制循环过程中的电阻增加。此外，导电预涂层还能抑制电极材料脱落、增加活性物质的利用率、增强电极中的电荷传导，并减少电解液对集流体的腐蚀，使器件表现出更为优异的功率性能和循环稳定性。现行商业化主流的导电预涂层材料是低成本导电炭黑（CB）。颗粒状的CB能够与集流体表面较为紧密地贴合，从而增强界面导电性，降低界面电阻。然而，CB特殊的球型颗粒状结构导致其与集流体基体之间的接触为“点-面”接触模式，电荷传递不高效。并且，在器件循环过程中，CB自身易于团聚，加之CB导电性不如石墨烯（Graphene）等高导电性纳米碳材料，上述原因共同导致CB单元导电预涂层的改进效果有待进一步提升。
相比于CB，碳纳米管（CNT）、碳纳米纤维（CNF）、气相生长碳纤维（VGCF）和Graphene等新型纳米碳材料具有重量轻、附着力强、导电性好等特点，并且其特殊的一维纤维状和二维片层状结构能够进一步增强电荷传导，使其成为理想的导电预涂层优选材料。但由于集流体表面大多为凹凸不平的曲面，特殊纤维状和片状结构的纳米碳材料（如CNT、CNF、VGCF、Graphene等）不能很好地贴合到集流体表面细小凹槽内，导致上述各纳米碳材料直接作为导电预涂层时难以与集流体表面形成较强的粘附力，且导电一致性较差。
公告号为CN114407263A的发明专利公开了一种涂碳集流体及其制备方法和电化学装置，所述制备方法包括：（1）将碳材料和第一粘结剂进行干法混合得到混合料，将所述混合料进行第一次热辊压，得到碳膜；其中，所述第一粘结剂为可纤维化的聚合物；（2）将步骤（1）所述碳膜置于集流体的至少一侧表面，进行第二次热辊压，得到涂碳集流体。该方法将一种或多种纳米碳先与第一粘结剂混合并热压形成碳膜，再将碳膜与第二粘结剂进行第二次热压固定到集流体表面，虽然能够提升集流体的界面导电性，但制备工艺较为复杂，不利于规模化生产。公告号为CN109411762A的发明专利公开了一种涂碳铝箔及其制备方法，所述涂碳铝箔的制备方法包括以下步骤：S1：对铝箔本体进行预处理；S2：将粘结剂和溶剂混合搅拌均匀，然后加入两种或多种导电剂，混合均匀，得到复合导电浆料；S3：将复合导电浆料装入静电纺丝装置中，对铝箔进行喷涂，然后烘干得到第一层复合涂炭铝箔；S4：将粘结剂和溶剂混合搅拌均匀，加入CNT导电剂，混合均匀得到CNT导电浆料；S5：将CNT导电浆料装入静电纺丝装置中，在第一层复合涂炭铝箔上喷涂CNT导电层，烘干得到涂碳铝箔。该方法制备的涂碳铝箔虽然具备较好的导电性，但工艺过程复杂繁琐，需多次配制导电浆料并进行多次静电纺丝工序，且不能同时对双面进行喷涂，大大降低了生产效率。公告号为CN106602076A的发明专利公开了一种涂碳铝箔、制备方法及应用，所述涂碳铝箔由铝箔及沿铝箔至少一个表面向外依次设置的Super P导电层、Graphene导电层，以及含有VGCF、CNT和Super P导电剂中的至少两种的混合导电层，虽然所制备的涂碳铝箔具有较好的导电性，并与电极活性物质间具备较好的粘合性，但需多次制备导电浆料并进行多次涂布、干燥，制备工艺过于复杂，难以实现规模化应用。
因此，开发一种制备工艺简单、操作成本低、界面结合力强、导电性和结构稳定性好、界面接触面积大，与电极活性物质之间粘合性强的多元纳米碳导电预涂层改性集流体以提升电化学储能器件（如超级电容器和锂离子电池等）的关键性能（如能量、功率、寿命等），对于推进高性能电化学储能器件的研究开发和推广应用具有十分重要的意义。
发明内容
针对目前电化学储能器件（如超级电容器和锂离子电池等）集流体存在的问题：
本发明第一目的是提供一种界面结合力强、界面导电性和结构稳定性好，界面接触面积大，以及与电极活性物质间粘合性强的多元纳米碳导电预涂层改性集流体。
本发明第二目的是提供一种所述多元纳米碳导电预涂层改性集流体的简便可行的制备方法。
本发明第三目的是提供一种所述多元纳米碳导电预涂层改性集流体的应用，即采用所述多元纳米碳导电预涂层改性集流体制备电化学储能器件（如超级电容器和锂离子电池等）的电极材料（正极和负极），显著改善其电化学性能（提高电极界面导电性和稳定性、降低电极内阻、提升电极倍率性能和循环稳定性等），以提升电化学储能器件（如超级电容器和锂离子电池等）的关键性能（如能量、功率、寿命等）。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
多元纳米碳导电预涂层改性集流体的制备方法，包括如下步骤：
步骤A：将粘结剂和溶剂加入到搅拌容器中，采用高速剪切搅拌机搅拌30～90 min后，得到分散均匀的粘结剂溶液；
步骤B：将纳米碳材料加入到步骤A获得的粘结剂溶液中，采用高速剪切搅拌机剪切分散30～300 min后，制得分散均匀的多元纳米碳导电预涂层浆料；所述多元纳米碳导电预涂层浆料的固含量为2 wt.%～20 wt.%；
所述纳米碳材料包括导电炭黑、具有一维纤维状结构的纳米碳材料和具有二维片层状结构的纳米碳材料；
步骤C：将步骤B制得的多元纳米碳导电预涂层浆料均匀涂覆到集流体基体表面，然后干燥，使得在集流体基体表面形成一层多元纳米碳导电预涂层，从而制得多元纳米碳导电预涂层改性集流体；
所述多元纳米碳导电预涂层中导电炭黑的质量分数为5 wt.%～85 wt.%，具有一维纤维状结构的纳米碳材料的质量分数为0.5 wt.%～20 wt.%，具有二维纤维状结构的纳米碳材料的质量分数为0.5 wt.%～44.5 wt.%，粘结剂的质量分数为5 wt.%～50 wt.%，总计100%；所述多元纳米碳导电预涂层的厚度为1～10 μm。
进一步，优选的是，步骤A中，所述粘结剂为水性粘结剂或油性粘结剂；所述溶剂为去离子水、乙醇和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
进一步，优选的是，步骤B中，所述导电炭黑为科琴黑、乙炔黑、Super P和SP-Li中的任意一种或以上。
进一步，优选的是，步骤B中，具有一维纤维状结构的纳米碳材料为碳纳米纤维、气相生长碳纤维和碳纳米管中的任意一种或以上；所述碳纳米管为单壁或多壁碳纳米管。
进一步，优选的是，步骤B中，具有二维片层状结构的纳米碳材料为导电石墨、氧化石墨和石墨烯中的任意一种或以上；所述石墨烯为单层或多层石墨烯。
进一步，优选的是，步骤C中，集流体基体为光面铝箔、刻蚀铝箔、铜箔和镍箔中的任意一种；干燥温度为60℃，干燥时间为12h。
本发明同时提供上述多元纳米碳导电预涂层改性集流体的制备方法制得的多元纳米碳导电预涂层改性集流体。
本发明还提供一种电化学储能器件，其含有上述的多元纳米碳导电预涂层改性集流体的制备方法。
本发明另外提供上述多元纳米碳导电预涂层改性集流体在制备电化学储能器件的正极或负极中应用。
进一步，优选的是，所述的电化学储能器件包括超级电容器和锂离子电池。
本发明步骤A和步骤B中，均采用到高速剪切搅拌机搅拌，本发明对具体的搅拌速度不做限制，只要能获得分散均匀的目标物即可。优选搅拌速度为6000-15000r/min。
本发明步骤C中，对均匀涂覆到集流体基体表面的涂层浆料进行干燥时，对于具体的干燥条件不做限制，按照本领域的常规技术手段设置即可，优选为50-80℃，干燥6-12h。
本发明步骤A中，所述粘结剂为水性粘结剂或油性粘结剂；所述溶剂为去离子水、乙醇和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。本领域技术人员应该知晓，粘结剂和溶剂采用相似相容原理，即粘结剂必须能溶解在对应的溶剂中。例如水性粘结剂采用的溶剂为去离子水，油性粘结剂采用的溶剂为乙醇或N-甲基吡咯烷酮。
本领域技术人员应该知晓，本发明步骤A中的搅拌容器可以为搅拌罐，也可以为其它搅拌设备，本发明对此不作限制。
本发明通过多元纳米碳特殊的微纳米结构、高比表面积、高导电性及其协同效应的发挥，与零维颗粒状的CB一起构建三维“点-线-面”高效导电网络结构，抑制导电炭黑的团聚，实现界面导电性、界面结构稳定性、界面接触面积，以及与电极活性物质间粘合性的协同提升，有效改进电极倍率性能和循环稳定性，从而提升器件的电化学性能。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
为了解决目前电化学储能器件（如超级电容器和锂离子电池等）集流体存在的问题（如集流体界面接触性和导电性差、界面电阻大、接触面积低、易受电解液腐蚀等），并克服现有技术手段采用单一纳米碳导电预涂层（如商业化单元CB涂层改性集流体）导电性和稳定性有待提升，而多组分、多层混合导电涂层集流体制备工艺复杂、难以规模化生产等缺点，本发明提供一种界面结合力强、导电性和结构稳定性好、界面接触面积大，以及与电极活性物质间粘合性强的多元纳米碳导电预涂层改性集流体，并提供一种所述多元纳米碳导电预涂层改性集流体的工艺过程简单、操作成本低、适用于多种溶剂体系（如水系或油系），易于规模化生产的制备方法。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1.本发明的多元纳米碳导电预涂层改性集流体具有界面结合力强、导电性和结构稳定性好、界面接触面积大，以及与电极活性物质间粘合性强等优点。
2.本发明首先通过简单的高速剪切搅拌分散法制得均匀分散的多元纳米碳导电预涂层浆料，再将该浆料涂覆到集流体表面制得多元纳米碳导电预涂层改性集流体，制备工艺过程简单、操作成本低，适用于多种溶剂体系（如水系或油系），易于规模化生产。
3.本发明的多元纳米碳导电预涂层改性集流体用于制备电化学储能器件（如超级电容器和锂离子电池等）电极材料（正极和负极）时，能够有效提高电极界面导电性和稳定性、降低电极内阻、提升电极倍率性能和循环稳定性，实现器件电化学性能（比能量、比功率、寿命等）的显著提升。
附图说明
图1是对比例1（a）、对比例2（b）和实施例1（c）、实施例2（d）的SEM图
图2是对比例1、对比例2和实施例1、实施例2、实施例3制备的电容器的EIS分析图；
图3是对比例1、对比例2和实施例1、实施例2、实施例3制备的电容器的倍率测试曲线；
图4是对比例3、对比例4和实施例4、实施例5、实施例6制备的电容器的EIS分析图；
图5是对比例3、对比例4和实施例4、实施例5、实施例6制备的电容器的倍率测试曲线；
图6是对比例5、对比例6和实施例7、实施例8制备的石墨负极半电池的EIS分析图；
图7是对比例5、对比例6和实施例7、实施例8制备的石墨负极半电池的倍率测试曲线；
图8是对比例7、对比例8、对比例9、对比例10和实施例9、实施例10制备的磷酸铁锂正极半电池的EIS分析图；
图9是对比例7、对比例8、对比例9、对比例10和实施例9、实施例10制备的磷酸铁锂正极半电池的倍率测试曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
本发明提出一种通过简便的机械搅拌共混法制备多元纳米碳导电预涂层改性集流体的方法。具体地，本发明提出一种在水系或有机体系溶剂中，采用高速剪切搅拌分散法将多元纳米碳材料（三种及以上）和粘结剂均匀分散得到多元纳米碳导电预涂层浆料，再将该浆料涂覆到集流体表面，干燥后得到多元纳米碳导电预涂层改性集流体。所述多元纳米碳导电预涂层改性集流体包括集流体基体和其表面涂覆的多元纳米碳导电预涂层。所述集流体基体为光面铝箔、刻蚀铝箔、铜箔、镍箔等金属箔材中的任意一种。所述多元纳米碳导电预涂层为三种及以上纳米碳材料和粘结剂的混合物。所述多元纳米碳，其中一种为导电炭黑（CB），另外两种及以上中的其一为具有一维纤维状结构的纳米碳材料（如CNT、CNF、VGCF等）中的任意一种及以上，其二为具有二维片层状结构的纳米碳材料（如导电石墨、氧化石墨（GO）、Graphene等）中的任意一种及以上。所述多元纳米碳导电预涂层中导电炭黑的质量分数为5 wt.%～85 wt.%，具有一维纤维状结构的纳米碳材料的质量分数为0.5 wt.%～20 wt.%，具有二维片层状结构的纳米碳材料的质量分数为0.5 wt.%～44.5 wt.%。所述多元纳米碳导电预涂层中粘结剂的质量分数为5 wt.%～50 wt.%。所述多元纳米碳导电预涂层的厚度为1～10 μm。
本发明多元纳米碳导电预涂层改性集流体的制备方法，包括以下步骤：
1.多元纳米碳导电预涂层浆料制备：
步骤A：将一定质量占比的粘结剂和溶剂加入到搅拌容器中，采用高速剪切搅拌机搅拌30～90 min后，得到分散均匀的粘结剂溶液；
步骤B：将三种及以上的纳米碳材料（包括导电炭黑、具有一维纤维状结构的纳米碳材料和具有二维片层状结构的纳米碳材料），按一定质量占比加入到上述粘结剂溶液中，采用高速剪切搅拌机剪切分散30～300 min后，制得分散均匀的多元纳米碳导电预涂层浆料；
所述粘结剂可采用水性粘结剂或油性粘结剂，如选自羧甲基纤维素钠（CMC）、丙烯酸、聚丙烯酸（PAA）、丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、丁苯橡胶（SBR）、聚乙烯醇、环氧树脂、聚氨酯、聚乙烯醇、聚四氟乙烯（PTFE）和聚偏氟乙烯（PVDF）等常用粘结剂中的一种或多种。
所述溶剂为去离子水、乙醇、N-甲基吡咯烷酮（NMP）等常用溶剂中的一种或多种。
所述导电炭黑为科琴黑、乙炔黑、Super P、SP-Li等中的任意一种或多种。
所述一具有一维纤维状结构的纳米碳材料为碳纳米纤维（CNF）、气相生长碳纤维（VGCF）、碳纳米管（CNT）等中的任意一种或多种。所述碳纳米管为单壁或多壁碳纳米管。
所述具有二维片层状结构的纳米碳材料为导电石墨（KS6、SFG）、氧化石墨（GO）、石墨烯（Graphene）等中的任意一种或多种。所述石墨烯为单层或多层石墨烯。
所述多元纳米碳导电预涂层浆料的固含量为2 wt.%～20 wt.%。
本发明实施例为了便于对比，采用的CNT均为多壁碳纳米管的常规产品，Graphene均为多层石墨烯的常规产品。本领域技术人员应该知晓，本发明也可以采用单壁碳纳米管、单层石墨烯，且效果与采用多壁碳纳米管、多层石墨烯的效果相当，因此本发明不做过多的赘述。
2.多元纳米碳导电预涂层改性集流体制备：
步骤C：将步骤B制得的多元纳米碳导电预涂层浆料采用一定的涂布方法均匀涂覆到集流体基体表面，然后在60 ℃下干燥12 h后制得多元纳米碳导电预涂层改性集流体。
所述涂布方法可采用喷涂、刮涂、印刷、浸渍、流延涂覆、微凹版涂覆等常用涂布方法中的任意一种。
所述集流体基体为光面铝箔、刻蚀铝箔、铜箔、镍箔等金属箔材中的任意一种。
所述多元纳米碳导电预涂层中导电炭黑的质量分数为5 wt.%～85 wt.%。
所述多元纳米碳导电预涂层中具有一维纤维状结构的纳米碳材料的质量分数为0.5 wt.%～20 wt.%。
所述多元纳米碳导电预涂层中具有二维片层状结构的纳米碳材料的质量分数为0.5 wt.%～44.5 wt.%。
所述多元纳米碳导电预涂层中粘结剂的质量分数为5 wt.%～50 wt.%。
所述多元纳米碳导电预涂层的厚度为1～10 μm。
本发明还将所述的多元纳米碳导电预涂层改性集流体用于制备常用电化学储能器件的电极材料以提升其电化学性能。
具体制备步骤如下：
1）按照本发明的制备方法制得多元纳米碳导电预涂层改性集流体；
2）按照不同电化学储能器件电极极片的要求，制备相应的正极或负极浆料；
3）将制得的正极或负极浆料涂覆到多元纳米碳导电预涂层改性集流体的表面，干燥，即可。
所述电化学储能器件包括超级电容器、锂离子电池等常用电化学储能器件中的任意一种。
所述电极材料包括电化学储能器件常用正极、负极材料中的任意一种。
所述正极可以是超级电容器或锂离子电池等的正极，如活性炭（AC）、二氧化锰、磷酸铁锂（LFP）、锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锰锂、镍钴锰酸锂、镍锰酸锂（LNMO）、镍钴铝酸锂、镍锰铝酸锂等中的任意一种。
所述负极可以是超级电容器或锂离子电池等的负极，如活性炭、二氧化锰、石墨（Gr）、硬碳、软碳、钛酸锂（LTO）、硅酸钛锂、硅、氧化硅、碳化硅等中的任意一种。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。
对比例1：商业化刻蚀铝箔集流体及其制备的AC电极组装超级电容器的电化学性能
以商业化刻蚀铝箔为集流体，用扫描电子显微镜（SEM）对其进行表面形貌观察。在控制氧气<1 ppm及水分<1 ppm的惰性气体氛围条件下，以该刻蚀铝箔集流体制备的AC电极（电极组成为AC：CB：CMC：SBR = 90：5：2：3（质量比））、纤维素隔膜和1 mol L-1的四氟硼酸四乙基铵（TEA-BF4）电解液（溶剂为乙腈（ACN）），封装成LIR2025扣式AC//AC电容器。对组装的电容器进行电化学性能测试（电压范围为0～2.7 V；电流密度为0.5～80 A g-1；电化学阻抗（EIS）频率范围为10 mHz～100 kHz、振幅为10 mV）。
结果分析：刻蚀铝箔表面分布有刻蚀形成的凹孔（如图1a），但比表面积有限，并且表面仍存在氧化铝钝化层，导致基于刻蚀铝箔集流体制备的AC电极电阻较大。因此，所组装的AC//AC电容器表现出较大的接触电阻和界面电荷转移阻抗（如图2），以及随电流密度增大时快速的容量衰减和较差的倍率性能（如图3），在80 A g-1电流密度下的容量保持率仅为0.5 A g-1时的57.8%。
对比例2：CB单元导电预涂层改性刻蚀铝箔集流体及其制备的AC电极组装超级电容器的电化学性能
将质量占比为4 wt.%的CMC和6 wt.%的SBR加入到去离子水中，采用高速搅拌机搅拌60 min后，得到分散均匀的CMC+SBR混合粘结剂溶液。再将质量占比为90 wt.%的CB（Super P）加入到该粘结剂溶液中，采用高速剪切搅拌机剪切分散120 min后，制得固含量为10 wt.%的均匀分散的单元CB导电预涂层浆料。将该浆料以刮涂的方式均匀涂覆到刻蚀铝箔集流体表面，然后在60 ℃下干燥12 h后制得厚度为2 μm的单元CB导电预涂层改性刻蚀铝箔集流体。用SEM对其进行表面形貌观察。在控制氧气<1 ppm及水分<1 ppm的惰性气体氛围条件下，以该单元CB导电预涂层改性刻蚀铝箔集流体制备的AC电极（电极组成为AC：CB：CMC：SBR = 90：5：2：3（质量比））、纤维素隔膜和1 mol L-1的TEA-BF4电解液（溶剂为ACN），封装成LIR2025扣式AC//AC电容器。对组装的电容器进行电化学性能测试（电压范围为0～2.7 V；电流密度为0.5～80 A g-1；EIS频率范围为10 mHz～100 kHz、振幅为10 mV）。
结果分析：与商业化刻蚀铝箔集流体（如图1a）相比，单元CB导电预涂层改性刻蚀铝箔集流体表面附着有均匀分布的CB颗粒（如图1b），能够在一定程度上增大比表面积，增强界面导电性，降低AC电极电阻。因此，所组装的AC//AC电容器表现出降低的接触电阻和界面电荷转移阻抗（如图2），以及改善的倍率性能（如图3），在80 A g-1电流密度下的容量保持率提高至72.1%。但由于CB特殊的球型颗粒状结构（如图1b）导致其与刻蚀铝箔基体间的接触为“点-面”接触模式，电荷传递不高效，并且CB颗粒在充放电过程中易团聚，加之其导电性差于Graphene等新型纳米碳导电剂，共同造成改进效果不理想。
实施例1：CB/CNF/Graphene多元纳米碳导电预涂层改性刻蚀铝箔集流体及其制备的AC电极组装超级电容器的电化学性能
将质量占比为4 wt.%的CMC和6 wt.%的SBR加入到去离子水中，采用高速搅拌机搅拌60 min后，得到分散均匀的CMC+SBR混合粘结剂溶液。再将质量占比为85 wt.%的CB（Super P）、4.5 wt.%的CNF和0.5 wt.%的Graphene加入到该粘结剂溶液中，采用高速剪切搅拌机剪切分散120 min后，制得固含量为10 wt.%的均匀分散的CB/CNF/Graphene多元纳米碳导电预涂层浆料。将该浆料以刮涂的方式均匀涂覆到刻蚀铝箔集流体表面，然后在60℃下干燥12 h后制得厚度为2 μm的CB/CNF/Graphene多元纳米碳导电预涂层改性刻蚀铝箔集流体。用SEM对其进行表面形貌观察。在控制氧气<1 ppm及水分<1 ppm的惰性气体氛围条件下，以该CB/CNF/Graphene多元纳米碳导电预涂层改性刻蚀铝箔集流体制备的AC电极（电极组成为AC：CB：CMC：SBR = 90：5：2：3（质量比））、纤维素隔膜和1 mol L-1的TEA-BF4电解液（溶剂为ACN），封装成LIR2025扣式AC//AC电容器。对组装的电容器进行电化学性能测试（电压范围为0～2.7 V；电流密度为0.5～80 A g-1；EIS频率范围为10 mHz～100 kHz、振幅为10mV）。
结果分析：与单元CB导电预涂层改性刻蚀铝箔集流体（如图1b）相比，CB/CNF/Graphene多元纳米碳导电预涂层改性刻蚀铝箔集流体表面附着有均匀分布的CB颗粒、一维纤维状CNF和二维片层状Graphene（如图1c）。高比表面积和高导电性Graphene及CNF的引入能够进一步增大集流体表面的接触面积，并构建三维立体的“点-线-面”导电网络结构，通过多元纳米碳特殊的微纳米结构、高导电性及其协同效应的发挥，增大集流体和电极活性物质之间的界面接触面积，提高界面导电性和界面结构稳定性，从而显著降低AC电极电阻。因此，所组装的AC//AC电容器表现出显著降低的接触电阻和界面电荷转移阻抗（如图2），以及大幅改善的倍率性能（如图3），在80 A g-1电流密度下的容量保持率进一步提高至88.9%。
实施例2：CB/CNT/Graphene多元纳米碳导电预涂层改性刻蚀铝箔集流体及其制备的AC电极组装超级电容器的电化学性能
将质量占比为4 wt.%的CMC和6 wt.%的SBR加入到去离子水中，采用高速搅拌机搅拌60 min后，得到分散均匀的CMC+SBR混合粘结剂溶液。再将质量占比为85 wt.%的CB（Super P）、4.5 wt.%的CNT和0.5 wt.%的Graphene加入到该粘结剂溶液中，采用高速剪切搅拌机剪切分散120 min后，制得固含量为10 wt.%的均匀分散的CB/CNT/Graphene多元纳米碳导电预涂层浆料。将该浆料以刮涂的方式均匀涂覆到刻蚀铝箔集流体表面，然后在60℃下干燥12 h后制得厚度为2 μm的CB/CNT/Graphene多元纳米碳导电预涂层改性刻蚀铝箔集流体。用SEM对其进行表面形貌观察。在控制氧气<1 ppm及水分<1 ppm的惰性气体氛围条件下，以该CB/CNT/Graphene多元纳米碳导电预涂层改性刻蚀铝箔集流体制备的AC电极（电极组成为AC：CB：CMC：SBR = 90：5：2：3（质量比））、纤维素隔膜和1 mol L-1的TEA-BF4电解液（溶剂为ACN），封装成LIR2025扣式AC//AC电容器。对组装的电容器进行电化学性能测试（电压范围为0～2.7 V；电流密度为0.5～80 A g-1；EIS频率范围为10 mHz～100 kHz、振幅为10mV）。
结果分析：与单元CB导电预涂层改性刻蚀铝箔集流体（如图1b）相比，CB/CNT/Graphene多元纳米碳导电预涂层改性刻蚀铝箔集流体表面附着有均匀分布的CB颗粒、一维纤维状CNT和二维片层状Graphene（如图1d）。高比表面积和高导电性Graphene及CNT的引入能够进一步增大集流体表面的接触面积，并构建三维立体的“点-线-面”导电网络结构，从而显著增强界面导电性并降低AC电极电阻。因此，所组装的AC//AC电容器表现出显著降低的接触电阻和界面电荷转移阻抗（如图2），以及大幅改善的倍率性能（如图3），在80 A g-1电流密度下的容量保持率进一步提高至89.6%。
实施例3：CB/KS6/CNT多元纳米碳导电预涂层改性刻蚀铝箔集流体及其制备的AC电极组装超级电容器的电化学性能
将质量占比为4 wt.%的CMC和6 wt.%的SBR加入到去离子水中，采用高速搅拌机搅拌60 min后，得到分散均匀的CMC+SBR混合粘结剂溶液。再将质量占比为75 wt.%的CB（Super P）、10 wt.%的KS6和5 wt.%的CNT加入到该粘结剂溶液中，采用高速剪切搅拌机剪切分散120 min后，制得固含量为10 wt.%的均匀分散的CB/KS6/CNT多元纳米碳导电预涂层浆料。将该浆料以刮涂的方式均匀涂覆到刻蚀铝箔集流体表面，然后在60 ℃下干燥12 h后制得厚度为2 μm的CB/KS6/CNT多元纳米碳导电预涂层改性刻蚀铝箔集流体。用SEM对其进行表面形貌观察。在控制氧气<1 ppm及水分<1 ppm的惰性气体氛围条件下，以该CB/KS6/CNT多元纳米碳导电预涂层改性刻蚀铝箔集流体制备的AC电极（电极组成为AC：CB：CMC：SBR= 90：5：2：3（质量比））、纤维素隔膜和1 mol L-1的TEA-BF4电解液（溶剂为ACN），封装成LIR2025扣式AC//AC电容器。对组装的电容器进行电化学性能测试（电压范围为0～2.7 V；电流密度为0.5～80 A g-1；EIS频率范围为10 mHz～100 kHz、振幅为10 mV）。
结果分析：与单元CB导电预涂层改性刻蚀铝箔集流体（如图1b）相比，CB/KS6/CNT多元纳米碳导电预涂层改性刻蚀铝箔集流体表面附着有均匀分布的CB颗粒、一维纤维状CNT和二维片层状KS6。高比表面积和高导电性CNT及KS6的引入能够进一步增大集流体和电极活性物质之间的界面接触面积，并构建高效的“点-线-面”交织导电网络结构，通过多元纳米碳特殊的微纳米结构、高导电性及其协同效应的发挥，提高界面导电性和界面结构稳定性，从而显著降低AC电极电阻。因此，所组装的AC//AC电容器表现出显著降低的接触电阻和界面电荷转移阻抗（如图2），以及大幅改善的倍率性能（如图3），在80 A g-1电流密度下的容量保持率进一步提高至92.2%。
对比例3：商业化光面铝箔集流体及其制备的AC电极组装超级电容器的电化学性能
以商业化光面铝箔为集流体，在控制氧气<1 ppm及水分<1 ppm的惰性气体氛围条件下，以该光面铝箔集流体制备的AC电极（电极组成为AC：CB：CMC：SBR = 90：5：2：3（质量比））、纤维素隔膜和1 mol L-1的TEA-BF4电解液（溶剂为ACN），封装成LIR2025扣式AC//AC电容器。对组装的电容器进行电化学性能测试（电压范围为0～2.7 V；电流密度为0.5～80 Ag-1；EIS频率范围为10 mHz～100 kHz、振幅为10 mV）。
结果分析：光面铝箔表面无刻蚀凹孔、较为光滑、比表面积低、与电极活性物质接触不牢，并且表面存在氧化铝钝化层，导致基于光面铝箔集流体制备的AC电极电阻较大。因此，所组装的AC//AC电容器表现出较高的接触电阻和较大的界面电荷转移阻抗（如图4），以及随电流密度增大时急剧的容量衰减和极差的倍率性能（如图5），即使在20 A g-1电流密度下时，其容量保持率就已衰减至0.5 A g-1时的38.1%。
对比例4：CB单元导电预涂层改性光面铝箔集流体及其制备的AC电极组装超级电容器的电化学性能
将质量占比为40 wt.%的PAA加入到去离子水中，采用高速搅拌机搅拌30 min后，得到分散均匀的PAA粘结剂溶液。再将质量占比为60 wt.%的CB（Super P）加入到该粘结剂溶液中，采用高速剪切搅拌机剪切分散200 min后，制得固含量为8 wt.%的均匀分散的单元CB导电预涂层浆料。将该浆料以刮涂的方式均匀涂覆到光面铝箔集流体表面，然后在60 ℃下干燥12 h后制得厚度为3 μm的单元CB导电预涂层改性光面铝箔集流体。在控制氧气<1ppm及水分<1 ppm的惰性气体氛围条件下，以该单元CB导电预涂层改性光面铝箔集流体制备的AC电极（电极组成为AC：CB：CMC：SBR = 90：5：2：3（质量比））、纤维素隔膜和1 mol L-1的TEA-BF4电解液（溶剂为ACN），封装成LIR2025扣式AC//AC电容器。对组装的电容器进行电化学性能测试（电压范围为0～2.7 V；电流密度为0.5～80 A g-1；EIS频率范围为10 mHz～100kHz、振幅为10 mV）。
结果分析：与商业化光面铝箔集流体相比，单元CB导电预涂层改性光面铝箔集流体表面附着有均匀分布的CB颗粒，能够在一定程度上增大比表面积，增强界面导电性，降低AC电极电阻。因此，所组装的AC//AC电容器表现出降低的接触电阻和界面电荷转移阻抗（如图4），以及改善的倍率性能（如图5），在80 A g-1电流密度下的容量保持率达到23.1%。但由于CB特殊的球型颗粒状结构（如图1b）导致其与光面铝箔基体间的接触不牢固、电荷传递不高效，并且CB颗粒在充放电过程中易团聚，加之其导电性差于Graphene等新型纳米碳导电剂，共同造成改进效果不理想。
实施例4：CB/KS6/CNT多元纳米碳导电预涂层改性光面铝箔集流体及其制备的AC电极组装超级电容器的电化学性能
将质量占比为40 wt.%的PAA加入到去离子水中，采用高速搅拌机搅拌30 min后，得到分散均匀的PAA粘结剂溶液。再将质量占比为29.5 wt.%的CB（Super P）、29.5 wt.%的KS6和1.0 wt.%的CNT加入到该粘结剂溶液中，采用高速剪切搅拌机剪切分散200 min后，制得固含量为8 wt.%的均匀分散的CB/KS6/CNT多元纳米碳导电预涂层浆料。将该浆料以刮涂的方式均匀涂覆到光面铝箔集流体表面，然后在60 ℃下干燥12 h后制得厚度为3 μm的CB/KS6/CNT多元纳米碳导电预涂层改性光面铝箔集流体。在控制氧气<1 ppm及水分<1 ppm的惰性气体氛围条件下，以该CB/KS6/CNT多元纳米碳导电预涂层改性光面铝箔集流体制备的AC电极（电极组成为AC：CB：CMC：SBR = 90：5：2：3（质量比））、纤维素隔膜和1 mol L-1的TEA-BF4电解液（溶剂为ACN），封装成LIR2025扣式AC//AC电容器。对组装的电容器进行电化学性能测试（电压范围为0～2.7 V；电流密度为0.5～80 A g-1；EIS频率范围为10 mHz～100kHz、振幅为10 mV）。
结果分析：与单元CB导电预涂层改性光面铝箔集流体相比，CB/KS6/CNT多元纳米碳导电预涂层改性光面铝箔集流体表面附着有均匀分布的CB颗粒、一维纤维状CNT和二维片状KS6。高比表面积和高导电性CNT及KS6的引入能够进一步增大集流体表面的接触面积，增强界面导电性，并构建三维立体的“点-线-面”导电网络结构，从而显著降低AC电极电阻。因此，所组装的AC//AC电容器表现出大幅降低的接触电阻和界面电荷转移阻抗（如图4），以及显著改善的倍率性能（如图5），在80 A g-1电流密度下的容量保持率大幅提高至70.2%。
实施例5：CB/SFG/VGCF多元纳米碳导电预涂层改性光面铝箔集流体及其制备的AC电极组装超级电容器的电化学性能
将质量占比为40 wt.%的PAA加入到去离子水中，采用高速搅拌机搅拌30 min后，得到分散均匀的PAA粘结剂溶液。再将质量占比为5 wt.%的CB（Super P）、44.5 wt.%的SFG和10.5 wt.%的VGCF加入到该粘结剂溶液中，采用高速剪切搅拌机剪切分散200 min后，制得固含量为8 wt.%的均匀分散的CB/SFG/VGCF多元纳米碳导电预涂层浆料。将该浆料以刮涂的方式均匀涂覆到光面铝箔集流体表面，然后在60 ℃下干燥12 h后制得厚度为3 μm的CB/SFG/VGCF多元纳米碳导电预涂层改性光面铝箔集流体。在控制氧气<1 ppm及水分<1ppm的惰性气体氛围条件下，以该CB/SFG/VGCF多元纳米碳导电预涂层改性光面铝箔集流体制备的AC电极（电极组成为AC：CB：CMC：SBR = 90：5：2：3（质量比））、纤维素隔膜和1 mol L-1的TEA-BF4电解液（溶剂为ACN），封装成LIR2025扣式AC//AC电容器。对组装的电容器进行电化学性能测试（电压范围为0～2.7 V；电流密度为0.5～80 A g-1；EIS频率范围为10 mHz～100 kHz、振幅为10 mV）。
结果分析：与单元CB导电预涂层改性光面铝箔集流体相比，CB/SFG/VGCF多元纳米碳导电预涂层改性光面铝箔集流体表面附着有均匀分布的CB颗粒、一维纤维状VGCF和二维片状SFG。高比表面积和高导电性VGCF及SFG的引入能够进一步增大集流体表面的接触面积，增强界面导电性，并构建高效的三维“点-线-面”导电网络结构，从而显著降低AC电极电阻。因此，所组装的AC//AC电容器表现出大幅降低的接触电阻和界面电荷转移阻抗（如图4），以及显著改善的倍率性能（如图5），在80 A g-1电流密度下的容量保持率大幅提高至64.9%。
实施例6：CB/GO/VGCF多元纳米碳导电预涂层改性光面铝箔集流体及其制备的AC电极组装超级电容器的电化学性能
将质量占比为40 wt.%的PAA加入到去离子水中，采用高速搅拌机搅拌30 min后，得到分散均匀的PAA粘结剂溶液。再将质量占比为30 wt.%的CB（Super P）、29.5 wt.%的GO和0.5 wt.%的VGCF加入到该粘结剂溶液中，采用高速剪切搅拌机剪切分散200 min后，制得固含量为8 wt.%的均匀分散的CB/GO/VGCF多元纳米碳导电预涂层浆料。将该浆料以刮涂的方式均匀涂覆到光面铝箔集流体表面，然后在60 ℃下干燥12 h后制得厚度为3 μm的CB/GO/VGCF多元纳米碳导电预涂层改性光面铝箔集流体。在控制氧气<1 ppm及水分<1 ppm的惰性气体氛围条件下，以该CB/GO/VGCF多元纳米碳导电预涂层改性光面铝箔集流体制备的AC电极（电极组成为AC：CB：CMC：SBR = 90：5：2：3（质量比））、纤维素隔膜和1 mol L-1的TEA-BF4电解液（溶剂为ACN），封装成LIR2025扣式AC//AC电容器。对组装的电容器进行电化学性能测试（电压范围为0～2.7 V；电流密度为0.5～80 A g-1；EIS频率范围为10 mHz～100kHz、振幅为10 mV）。
结果分析：与单元CB导电预涂层改性光面铝箔集流体相比，CB/GO/VGCF多元纳米碳导电预涂层改性光面铝箔集流体表面附着有均匀分布的CB颗粒、一维纤维状VGCF和二维片状GO。高比表面积和高导电性VGCF及GO的引入能够进一步增大集流体表面的接触面积，增强界面导电性，并构建三维立体的“点-线-面”导电网络结构，通过多元纳米碳特殊的微纳米结构、高导电性及其协同效应的发挥，提高界面导电性和界面结构稳定性，从而显著降低AC电极电阻。因此，所组装的AC//AC电容器表现出大幅降低的接触电阻和界面电荷转移阻抗（如图4），以及显著改善的倍率性能（如图5），在80 A g-1电流密度下的容量保持率大幅提高至65.4%。
对比例5：商业化铜箔集流体及其制备的Gr负极组装Li//Gr半电池的电化学性能
以商业化铜箔为集流体，在控制氧气<1 ppm及水分<1 ppm的惰性气体氛围条件下，以该铜箔集流体制备的Gr负极（电极组成为Gr：CB：PVDF = 87：3：10（质量比））、Celgard2325隔膜和1 mol L-1的六氟磷酸锂（LiPF6）电解液（溶剂为碳酸二甲酯（DMC）：碳酸乙烯酯（EC）：碳酸甲乙酯（EMC）=1：1：1的混合溶剂，体积比），封装成LIR2025扣式Li//Gr半电池。对组装的Li//Gr半电池进行电化学性能测试（电压范围为0.005～3.0 V；电流密度为0.1～3.0 C；EIS频率范围为10 mHz～100 kHz、振幅为10 mV）。
结果分析：铜箔表面较为光滑、比表面积低，与Gr颗粒接触不牢，并且表面存在氧化铜钝化层，导致以铜箔集流体制备的Gr负极电阻较大。因此，所组装的Li//Gr半电池表现出较高的接触电阻和较大的界面阻抗（如图6），以及随电流密度增大时快速的容量衰减和较差的倍率性能（如图7），在1.0 C电流密度下，其容量保持率仅为0.1 C时的48.3%。
对比例6：CB单元导电预涂层改性铜箔集流体及其制备的Gr负极组装Li//Gr半电池的电化学性能
将质量占比为40 wt.%的PAA加入到去离子水中，采用高速搅拌机搅拌30 min后，得到分散均匀的PAA粘结剂溶液。再将质量占比为60 wt.%的CB（Super P）加入到该粘结剂溶液中，采用高速剪切搅拌机剪切分散200 min后，制得固含量为8 wt.%的均匀分散的单元CB导电预涂层浆料。将该浆料以刮涂的方式均匀涂覆到铜箔集流体表面，然后在60 ℃下干燥12 h后制得厚度为3 μm的单元CB导电预涂层改性铜箔集流体。在控制氧气<1 ppm及水分<1 ppm的惰性气体氛围条件下，以该单元CB导电预涂层改性铜箔集流体制备的Gr负极（电极组成为Gr：CB：PVDF = 87：3：10（质量比））、Celgard 2325隔膜和1 mol L-1的LiPF6电解液（DMC：EC：EMC=1：1：1的混合溶剂，体积比），封装成LIR2025扣式Li//Gr半电池。对组装的Li//Gr半电池进行电化学性能测试（电压范围为0.005～3.0 V；电流密度为0.1～3.0 C；EIS频率范围为10 mHz～100 kHz、振幅为10 mV）。
结果分析：与商业化铜箔集流体相比，单元CB导电预涂层改性铜箔集流体表面附着有均匀分布的CB颗粒，能够在一定程度上增大比表面积，增强界面导电性，降低Gr负极电阻。因此，所组装的Li//Gr半电池表现出降低的接触电阻和界面阻抗（如图6），以及改善的倍率性能（如图7），在1.0 C电流密度下的容量保持率提高至52.5%。但由于CB特殊的球型颗粒状结构（如图1b）导致其与铜箔基体间的接触接触不牢固、电荷传递不高效，并且CB颗粒在充放电过程中易团聚，加之其导电性差于Graphene等新型纳米碳导电剂，共同造成改进效果不理想。
实施例7：CB/KS6/CNT多元纳米碳导电预涂层改性铜箔集流体及其制备的Gr负极组装Li//Gr半电池的电化学性能
将质量占比为40 wt.%的PAA加入到去离子水中，采用高速搅拌机搅拌30 min后，得到分散均匀的PAA粘结剂溶液。再将质量占比为29.5 wt.%的CB（Super P）、29.5 wt.%的KS6和1.0 wt.%的CNT加入到该粘结剂溶液中，采用高速剪切搅拌机剪切分散200 min后，制得固含量为8 wt.%的均匀分散的CB/KS6/CNT多元纳米碳导电预涂层浆料。将该浆料以刮涂的方式均匀涂覆到铜箔集流体表面，然后在60 ℃下干燥12 h后制得厚度为3 μm的CB/KS6/CNT多元纳米碳导电预涂层改性铜箔集流体。在控制氧气<1 ppm及水分<1 ppm的惰性气体氛围条件下，以该CB/KS6/CNT多元纳米碳导电预涂层改性铜箔集流体制备的Gr负极（电极组成为Gr：CB：PVDF = 87：3：10（质量比））、Celgard 2325隔膜和1 mol L-1的LiPF6电解液（DMC：EC：EMC=1：1：1的混合溶剂，体积比），封装成LIR2025扣式Li//Gr半电池。对组装的Li//Gr半电池进行电化学性能测试（电压范围为0.005～3.0 V；电流密度为0.1～3.0 C；EIS频率范围为10 mHz～100 kHz、振幅为10 mV）。
结果分析：与单元CB导电预涂层改性铜箔集流体相比，CB/KS6/CNT多元纳米碳导电预涂层改性铜箔集流体表面附着有均匀分布的CB颗粒、一维纤维状CNT和二维片状KS6。高比表面积和高导电性CNT及KS6的引入能够进一步增强界面导电性，并构建三维立体的“点-线-面”导电网络结构，通过多元纳米碳特殊的微纳米结构、高导电性及其协同效应的发挥，增大集流体和电极活性物质之间的界面接触面积，提高界面导电性和界面结构稳定性，从而显著降低Gr负极电阻。因此，所组装的Li//Gr半电池表现出进一步降低的接触电阻和界面阻抗（如图6），以及显著改善的倍率性能（如图7），在1.0 C电流密度下的容量保持率提高至70.1%。
实施例8：CB/SFG/CNT多元纳米碳导电预涂层改性铜箔集流体及其制备的Gr负极组装Li//Gr半电池的电化学性能
将质量占比为30 wt.%的PAA加入到去离子水中，采用高速搅拌机搅拌30 min后，得到分散均匀的PAA粘结剂溶液。再将质量占比为36.0 wt.%的CB（Super P）、30.0 wt.%的SFG和4.0 wt.%的CNT加入到该粘结剂溶液中，采用高速剪切搅拌机剪切分散300 min后，制得固含量为12 wt.%的均匀分散的CB/SFG/CNT多元纳米碳导电预涂层浆料。将该浆料以刮涂的方式均匀涂覆到铜箔集流体表面，然后在60 ℃下干燥12 h后制得厚度为3 μm的CB/SFG/CNT多元纳米碳导电预涂层改性铜箔集流体。在控制氧气<1 ppm及水分<1 ppm的惰性气体氛围条件下，以该CB/SFG/CNT多元纳米碳导电预涂层改性铜箔集流体制备的Gr负极（电极组成为Gr：CB：PVDF = 87：3：10（质量比））、Celgard 2325隔膜和1 mol L-1的LiPF6电解液（DMC：EC：EMC=1：1：1的混合溶剂，体积比），封装成LIR2025扣式Li//Gr半电池。对组装的Li//Gr半电池进行电化学性能测试（电压范围为0.005～3.0 V；电流密度为0.1～3.0 C；EIS频率范围为10 mHz～100 kHz、振幅为10 mV）。
结果分析：与单元CB导电预涂层改性铜箔集流体相比，CB/SFG/CNT多元纳米碳导电预涂层改性铜箔集流体表面附着有均匀分布的CB颗粒、一维纤维状CNT和二维片状SFG。高比表面积和高导电性CNT及SFG的引入能够进一步增大集流体表面的接触面积，增强界面导电性，并构建三维立体的“点-线-面”导电网络结构，从而降低Gr负极电阻。因此，所组装的Li//Gr半电池表现出进一步降低的接触电阻和界面阻抗（如图6），以及显著改善的倍率性能（如图7），在1.0 C电流密度下的容量保持率提高至66.6%。
对比例7：商业化光面铝箔集流体及其制备的LFP正极组装Li//LFP半电池的电化学性能
以商业化光面铝箔为集流体，在控制氧气<1 ppm及水分<1 ppm的惰性气体氛围条件下，以该光面铝箔集流体制备的LFP正极（电极组成为LFP：CB：KS6：PVDF = 91：3：2：4（质量比））、Celgard 2325隔膜和1 mol L-1的LiPF6电解液（溶剂为DMC：EC：EMC=1：1：1的混合溶剂，体积比），封装成LIR2025扣式Li//LFP半电池。对组装的Li//LFP半电池进行电化学性能测试（电压范围为2.0～4.0 V；电流密度为0.1～5.0 C；EIS频率范围为10 mHz～100 kHz、振幅为10 mV）。
结果分析：光面铝箔表面较为光滑、比表面积低、与LFP颗粒接触不牢，并且表面存在氧化铝钝化层，导致基于光面铝箔集流体制备的LFP正极电阻较大。因此，所组装的Li//LFP半电池表现出较高的接触电阻和较大的界面阻抗（如图8），以及随电流密度增大时快速的容量衰减和较差的倍率性能（如图9），在5.0 C电流密度下，其容量保持率仅为0.1 C时的24.2%。
对比例8：CB单元导电预涂层改性光面铝箔集流体及其制备的LFP正极组装Li//LFP半电池的电化学性能
将质量占比为40 wt.%的PAA加入到去离子水中，采用高速搅拌机搅拌30 min后，得到分散均匀的PAA粘结剂溶液。再将质量占比为60 wt.%的CB（Super P）加入到该粘结剂溶液中，采用高速剪切搅拌机剪切分散200 min后，制得固含量为8 wt.%的均匀分散的单元CB导电预涂层浆料。将该浆料以刮涂的方式均匀涂覆到光面铝箔集流体表面，然后在60 ℃下干燥12 h后制得厚度为3 μm的单元CB导电预涂层改性光面铝箔集流体。在控制氧气<1ppm及水分<1 ppm的惰性气体氛围条件下，以该单元CB导电预涂层改性光面铝箔集流体制备的LFP正极（电极组成为LFP：CB：KS6：PVDF = 91：3：2：4（质量比））、Celgard 2325隔膜和1mol L-1的LiPF6电解液（DMC：EC：EMC=1：1：1的混合溶剂，体积比），封装成LIR2025扣式Li//LFP半电池。对组装的Li//LFP半电池进行电化学性能测试（电压范围为2.0～4.0 V；电流密度为0.1～5.0 C；EIS频率范围为10 mHz～100 kHz、振幅为10 mV）。
结果分析：与商业化光面铝箔集流体相比，单元CB导电预涂层改性光面铝箔集流体表面附着有均匀分布的CB颗粒，能够在一定程度上增大比表面积，增强界面导电性，降低LFP正极电阻。因此，所组装的Li//LFP半电池表现出降低的接触电阻和界面阻抗（如图8），以及改善的倍率性能（如图9），在5.0 C电流密度下的容量保持率提高至40.7%。但由于CB特殊的球型颗粒状结构（如图1b）导致其与光面铝箔基体间的接触不牢固、电荷传递不高效，并且CB颗粒在充放电过程中易团聚，加之其导电性差于CNT等新型纳米碳导电剂，共同造成改进效果不理想。
对比例9：CB/VGCF二元混合导电预涂层改性光面铝箔集流体及其制备的LFP正极组装Li//LFP半电池的电化学性能
将质量占比为40 wt.%的PAA加入到去离子水中，采用高速搅拌机搅拌30 min后，得到分散均匀的PAA粘结剂溶液。再将质量占比为57 wt.%的CB（Super P）和3 wt.%的VGCF加入该粘结剂溶液中，采用高速剪切搅拌机剪切分散200 min后，制得固含量为8 wt.%的均匀分散的二元CB/VGCF混合导电预涂层浆料。将该浆料以刮涂的方式均匀涂覆到光面铝箔集流体表面，然后在60 ℃下干燥12 h后制得厚度为3 μm的二元CB/VGCF混合导电预涂层改性光面铝箔集流体。在控制氧气<1 ppm及水分<1 ppm的惰性气体氛围条件下，以该二元CB/VGCF混合导电预涂层改性光面铝箔集流体制备的LFP正极（电极组成为LFP：CB：KS6：PVDF =91：3：2：4（质量比））、Celgard 2325隔膜和1 mol L-1的LiPF6电解液（DMC：EC：EMC=1：1：1的混合溶剂，体积比），封装成LIR2025扣式Li//LFP半电池。对组装的Li//LFP半电池进行电化学性能测试（电压范围为2.0～4.0 V；电流密度为0.1～5.0 C；EIS频率范围为10 mHz～100kHz、振幅为10 mV）。
结果分析：与商业化光面铝箔集流体相比，二元CB/VGCF混合导电预涂层改性光面铝箔集流体表面附着有均匀分布的CB颗粒和一维纤维状VGCF，能够在一定程度上增大比表面积，增强界面导电性，并降低LFP正极电阻。因此，所组装的Li//LFP半电池表现出降低的接触电阻和界面阻抗（如图8），以及改善的倍率性能（如图9），在5.0 C电流密度下的容量保持率提高至46.1%。但由于CB/VGCF二元纳米碳构建的是一种“点-线-点”导电网络体系，仍不能实现界面电荷的高效传导及界面阻抗的大幅降低。因此，其改进效果仍待进一步提高。
对比例10：CB/VGCF二元混合导电预涂层改性光面铝箔集流体及其制备的LFP正极组装Li//LFP半电池的电化学性能
取2重量份的分散剂聚丙烯酸与500重量份的有机溶剂NMP在高速分散装置下进行混合10 min，聚丙烯酸完全溶解后加入15重量份的Super P，一次粒径为40 nm，高速分散40min，再加入3重量份的VGCF，搅拌20 min，最后加入20重量份的聚丙烯酸钠粘接剂搅拌10min制成导电碳复合浆料涂覆在铝箔上，在110℃真空烘箱中干燥10 h后制得厚度为10 μm的二元CB/VGCF混合导电预涂层改性光面铝箔集流体。在控制氧气<1 ppm及水分<1 ppm的惰性气体氛围条件下，以该二元CB/VGCF混合导电预涂层改性光面铝箔集流体制备的LFP正极（电极组成为LFP：CB：KS6：PVDF = 91：3：2：4（质量比））、Celgard 2325隔膜和1 mol L-1的LiPF6电解液（DMC：EC：EMC=1：1：1的混合溶剂，体积比），封装成LIR2025扣式Li//LFP半电池。对组装的Li//LFP半电池进行电化学性能测试（电压范围为2.0～4.0 V；电流密度为0.1～5.0 C；EIS频率范围为10 mHz～100 kHz、振幅为10 mV）。
结果分析：与商业化光面铝箔集流体相比，二元CB/VGCF混合导电预涂层改性光面铝箔集流体表面附着有均匀分布的CB颗粒和一维纤维状VGCF，能够在一定程度上增大比表面积，增强界面导电性，并降低LFP正极电阻。因此，所组装的Li//LFP半电池表现出降低的接触电阻和界面阻抗（如图8），以及改善的倍率性能（如图9），在5.0 C电流密度下的容量保持率提高至46.9%。但由于CB/VGCF二元纳米碳构建的是一种“点-线-点”导电网络体系，仍不能实现界面电荷的高效传导及界面阻抗的大幅降低。因此，其改进效果仍待进一步提高。
实施例9：CB/KS6/CNT多元纳米碳导电预涂层改性光面铝箔集流体及其制备的LFP正极组装Li//LFP半电池的电化学性能
将质量占比为30 wt.%的PAA加入到去离子水中，采用高速搅拌机搅拌30 min后，得到分散均匀的PAA粘结剂溶液。再将质量占比为36.0 wt.%的CB（Super P）、30.0 wt.%的KS6和4.0 wt.%的CNT加入到该粘结剂溶液中，采用高速剪切搅拌机剪切分散300 min后，制得固含量为12 wt.%的均匀分散的CB/KS6/CNT多元纳米碳导电预涂层浆料。将该浆料以刮涂的方式均匀涂覆到光面铝箔集流体表面，然后在60 ℃下干燥12 h后制得厚度为3 μm的CB/KS6/CNT多元纳米碳导电预涂层改性光面铝箔集流体。在控制氧气<1 ppm及水分<1 ppm的惰性气体氛围条件下，以该CB/KS6/CNT多元纳米碳导电预涂层改性光面铝箔集流体制备的LFP正极（电极组成为LFP：CB：KS6：PVDF = 91：3：2：4（质量比））、Celgard 2325隔膜和1mol L-1的LiPF6电解液（DMC：EC：EMC=1：1：1的混合溶剂，体积比），封装成LIR2025扣式Li//LFP半电池。对组装的Li//LFP半电池进行电化学性能测试（电压范围为2.0～4.0 V；电流密度为0.1～5.0 C；EIS频率范围为10 mHz～100 kHz、振幅为10 mV）。
结果分析：与单元CB和二元CB/VGCF导电预涂层改性光面铝箔集流体相比，CB/KS6/CNT多元纳米碳导电预涂层改性光面铝箔集流体表面附着有均匀分布的CB颗粒、一维纤维状CNT和二维片状KS6。高比表面积和高导电性CNT及KS6的引入能够进一步增大集流体和电极活性物质之间的界面接触面积，增强界面导电性，并构建三维立体的“点-线-面”导电网络结构，通过多元纳米碳特殊的微纳米结构、高导电性及其协同效应的发挥，提高界面导电性和界面结构稳定性，从而降低LFP正极电阻。因此，所组装的Li//LFP半电池表现出大幅降低的接触电阻和界面阻抗（如图8），以及显著改善的倍率性能（如图9），在5.0 C电流密度下的容量保持率提高至67.6%。
实施例10：CB/Graphene/VGCF多元纳米碳导电预涂层改性光面铝箔集流体及其制备的LFP正极组装Li//LFP半电池的电化学性能
将质量占比为40 wt.%的PAA加入到去离子水中，采用高速搅拌机搅拌30 min后，得到分散均匀的PAA粘结剂溶液。再将质量占比为54.5 wt.%的CB（Super P）、2.5 wt.%的Graphene和3 wt.%的VGCF加入到该粘结剂溶液中，采用高速剪切搅拌机剪切分散200 min后，制得固含量为8 wt.%的均匀分散的CB/Graphene/VGCF多元纳米碳导电预涂层浆料。将该浆料以刮涂的方式均匀涂覆到光面铝箔集流体表面，然后在60 ℃下干燥12 h后制得厚度为3 μm的CB/Graphene/VGCF多元纳米碳导电预涂层改性铝箔集流体。在控制氧气<1 ppm及水分<1 ppm的惰性气体氛围条件下，以该CB/Graphene/VGCF多元纳米碳导电预涂层改性光面铝箔集流体制备的LFP正极（电极组成为LFP：CB：KS6：PVDF = 91：3：2：4（质量比））、Celgard 2325隔膜和1 mol L-1的LiPF6电解液（DMC：EC：EMC=1：1：1的混合溶剂，体积比），封装成LIR2025扣式Li//LFP半电池。对组装的Li//LFP半电池进行电化学性能测试（电压范围为2.0～4.0 V；电流密度为0.1～5.0 C；EIS频率范围为10 mHz～100 kHz、振幅为10 mV）。
结果分析：与单元CB和二元CB/VGCF导电预涂层改性光面铝箔集流体相比，CB/Graphene/VGCF多元纳米碳导电预涂层改性光面铝箔集流体表面附着有均匀分布的CB颗粒、一维纤维状VGCF和二维片状Graphene。高比表面积和高导电性VGCF及Graphene的引入能够构建三维立体的“点-线-面”导电网络结构。通过多元纳米碳特殊的微纳米结构、高导电性及其协同效应的发挥，增大集流体和电极活性物质之间的界面接触面积，提高界面导电性和界面结构稳定性，从而降低LFP正极电阻。因此，所组装的Li//LFP半电池表现出大幅降低的接触电阻和界面阻抗（如图8），以及显著改善的倍率性能（如图9），在5.0 C电流密度下的容量保持率提高至63.2%。
实施例11：CB/CNT/Graphene多元纳米碳导电预涂层改性光面铝箔集流体及其制备的LNMO正极组装Li//LNMO半电池的电化学性能
将质量占比为50 wt.%的PVDF加入到NMP中，采用高速搅拌机搅拌90 min后，得到分散均匀的PVDF粘结剂溶液。再将质量占比为44.5 wt.%的CB（Super P）、4.5 wt.%的CNT和1.0 wt.%的Graphene加入到该粘结剂溶液中，采用高速剪切搅拌机剪切分散300 min后，制得固含量为2 wt.%的均匀分散的CB/CNT/Graphene多元纳米碳导电预涂层浆料。将该浆料以刮涂的方式均匀涂覆到光面铝箔集流体表面，然后在60 ℃下干燥12 h后制得厚度为1 μm的CB/CNT/Graphene多元纳米碳导电预涂层改性光面铝箔集流体。在控制氧气<1 ppm及水分<1 ppm的惰性气体氛围条件下，以该CB/CNT/Graphene多元纳米碳导电预涂层改性光面铝箔集流体制备的LNMO正极（电极组成为LNMO：CB：KS6：PVDF = 80：5：5：10（质量比））、Celgard 2325隔膜和1 mol L-1的LiPF6电解液（DMC：EC：EMC=1：1：1的混合溶剂，体积比），封装成LIR2025扣式Li//LNMO半电池。对组装的Li//LNMO半电池进行电化学性能测试（电压范围为3.5～4.95 V；电流密度为0.1～5.0 C；EIS频率范围为10 mHz～100 kHz、振幅为10mV）。
实施例12：CB/KS6/VGCF多元纳米碳导电预涂层改性铜箔集流体及其制备的LTO负极组装Li//LTO半电池的电化学性能
将质量占比为2 wt.%的PTFE和3 wt.%的SBR加入到去离子水中，采用高速搅拌机搅拌90 min后，得到分散均匀的PTFE+SBR混合粘结剂溶液。再将质量占比为50 wt.%的CB（Super P）、25 wt.%的KS6和20 wt.%的VGCF加入到该粘结剂溶液中，采用高速剪切搅拌机剪切分散30 min后，制得固含量为20 wt.%的均匀分散的CB/KS6/VGCF多元纳米碳导电预涂层浆料。将该浆料以刮涂的方式均匀涂覆到铜箔集流体表面，然后在60 ℃下干燥12 h后制得厚度为10 μm的CB/KS6/VGCF多元纳米碳导电预涂层改性铜箔集流体。在控制氧气<1 ppm及水分<1 ppm的惰性气体氛围条件下，以该CB/KS6/VGCF多元纳米碳导电预涂层改性铜箔集流体制备的LTO负极（电极组成为LTO：CB：KS6：PVDF = 90：3：2：5（质量比））、Celgard2325隔膜和1 mol L-1的LiPF6电解液（DMC：EC：EMC=1：1：1的混合溶剂，体积比），封装成LIR2025扣式Li//LTO半电池。对组装的Li//LTO半电池进行电化学性能测试（电压范围为1.0～2.5 V；电流密度为0.1～10.0 C；EIS频率范围为10 mHz～100 kHz、振幅为10 mV）。
实施例13：CB/GO/CNT多元纳米碳导电预涂层改性光面铝箔集流体及其制备的LFP正极组装Li//LFP半电池的电化学性能
将质量占比为30 wt.%的PAA加入到去离子水中，采用高速搅拌机搅拌30 min后，得到分散均匀的PAA粘结剂溶液。再将质量占比为36.0 wt.%的CB（Super P）、30.0 wt.%的GO和4.0 wt.%的CNT加入到该粘结剂溶液中，采用高速剪切搅拌机剪切分散300 min后，制得固含量为12 wt.%的均匀分散的CB/GO/CNT多元纳米碳导电预涂层浆料。将该浆料以刮涂的方式均匀涂覆到光面铝箔集流体表面，然后在50 ℃下干燥10 h后制得厚度为3 μm的CB/GO/CNT多元纳米碳导电预涂层改性光面铝箔集流体。在控制氧气<1 ppm及水分<1 ppm的惰性气体氛围条件下，以该CB/GO/CNT多元纳米碳导电预涂层改性光面铝箔集流体制备的LFP正极（电极组成为LFP：CB：KS6：PVDF = 91：3：2：4（质量比））、Celgard 2325隔膜和1 mol L-1的LiPF6电解液（DMC：EC：EMC=1：1：1的混合溶剂，体积比），封装成LIR2025扣式Li//LFP半电池。对组装的Li//LFP半电池进行电化学性能测试（电压范围为2.0～4.0 V；电流密度为0.1～5.0 C；EIS频率范围为10 mHz～100 kHz、振幅为10 mV）。
实施例14：CB/GO/VGCF多元纳米碳导电预涂层改性铜箔集流体及其制备的LTO负极组装Li//LTO半电池的电化学性能
将质量占比为2 wt.%的CMC和3 wt.%的SBR加入到去离子水和乙醇的混合溶液中，采用高速搅拌机搅拌90 min后，得到分散均匀的CMC+SBR混合粘结剂溶液。再将质量占比为50 wt.%的CB（乙炔黑）、25 wt.%的GO和20 wt.%的VGCF加入到该粘结剂溶液中，采用高速剪切搅拌机剪切分散30 min后，制得固含量为10 wt.%的均匀分散的CB/GO/VGCF多元纳米碳导电预涂层浆料。将该浆料以刮涂的方式均匀涂覆到铜箔集流体表面，然后在80 ℃下干燥6 h后制得厚度为3 μm的CB/GO/VGCF多元纳米碳导电预涂层改性铜箔集流体。在控制氧气<1 ppm及水分<1 ppm的惰性气体氛围条件下，以该CB/GO/VGCF多元纳米碳导电预涂层改性铜箔集流体制备的LTO负极（电极组成为LTO：CB：KS6：PVDF = 90：3：2：5（质量比））、Celgard2325隔膜和1 mol L-1的LiPF6电解液（DMC：EC：EMC=1：1：1的混合溶剂，体积比），封装成LIR2025扣式Li//LTO半电池。对组装的Li//LTO半电池进行电化学性能测试（电压范围为1.0～2.5 V；电流密度为0.1～10.0 C；EIS频率范围为10 mHz～100 kHz、振幅为10 mV）。
综上，本发明将CB与多种纳米碳导电剂共混制备多元纳米碳导电预涂层解决了现有技术中的问题。一方面，本发明方法结合了CB与集流体表面较为良好的粘附性，以及纳米碳材料优异的导电性和高比表面积。另一方面，还可以利用纳米碳材料特殊的一维纤维状（如CNT、CNF、VGCF等）和二维片层状（如导电石墨、氧化石墨、Graphene等）结构特征，与零维颗粒状的CB一起构建三维“点-线-面”导电网络结构，实现界面结合力、界面导电性和结构稳定性、界面接触面积，以及与电极活性物质间粘合性的协同提升，效果显著，易于推广应用。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.多元纳米碳导电预涂层改性集流体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A：将粘结剂和溶剂加入到搅拌容器中，采用高速剪切搅拌机搅拌30～90 min后，得到分散均匀的粘结剂溶液；
步骤B：将纳米碳材料加入到步骤A获得的粘结剂溶液中，采用高速剪切搅拌机剪切分散30～300 min后，制得分散均匀的多元纳米碳导电预涂层浆料；所述多元纳米碳导电预涂层浆料的固含量为2 wt.%～20 wt.%；
所述纳米碳材料包括导电炭黑、具有一维纤维状结构的纳米碳材料和具有二维片层状结构的纳米碳材料；
步骤C：将步骤B制得的多元纳米碳导电预涂层浆料均匀涂覆到集流体基体表面，然后干燥，使得在集流体基体表面形成一层多元纳米碳导电预涂层，从而制得多元纳米碳导电预涂层改性集流体；
所述多元纳米碳导电预涂层中导电炭黑的质量分数为5 wt.%～85 wt.%，具有一维纤维状结构的纳米碳材料的质量分数为0.5 wt.%～20 wt.%，具有二维纤维状结构的纳米碳材料的质量分数为0.5 wt.%～44.5 wt.%，粘结剂的质量分数为5 wt.%～50 wt.%，总计100%；所述多元纳米碳导电预涂层的厚度为1～10 μm。
2.根据权利要求1所述的多元纳米碳导电预涂层改性集流体的制备方法，其特征在于，步骤A中，所述粘结剂为水性粘结剂或油性粘结剂；所述溶剂为去离子水、乙醇和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的多元纳米碳导电预涂层改性集流体的制备方法，其特征在于，步骤B中，所述导电炭黑为科琴黑、乙炔黑、Super P和SP-Li中的任意一种或以上。
4.根据权利要求1所述的多元纳米碳导电预涂层改性集流体的制备方法，其特征在于，步骤B中，具有一维纤维状结构的纳米碳材料为碳纳米纤维、气相生长碳纤维和碳纳米管中的任意一种或以上；所述碳纳米管为单壁或多壁碳纳米管。
5.根据权利要求1所述的多元纳米碳导电预涂层改性集流体的制备方法，其特征在于，步骤B中，具有二维片层状结构的纳米碳材料为导电石墨、氧化石墨和石墨烯中的任意一种或以上；所述石墨烯为单层或多层石墨烯。
6.根据权利要求1所述的多元纳米碳导电预涂层改性集流体的制备方法，其特征在于，步骤C中，集流体基体为光面铝箔、刻蚀铝箔、铜箔和镍箔中的任意一种；干燥温度为60℃，干燥时间为12h。
7.权利要求1~6任意一项所述的多元纳米碳导电预涂层改性集流体的制备方法制得的多元纳米碳导电预涂层改性集流体。
8.一种电化学储能器件，其特征在于，含有权利要求7所述的多元纳米碳导电预涂层改性集流体的制备方法。
9.权利要求7所述的多元纳米碳导电预涂层改性集流体在制备电化学储能器件的正极或负极中应用。
10.根据权利要求9所述的多元纳米碳导电预涂层改性集流体在制备电化学储能器件的正极或负极中应用，其特征在于，所述的电化学储能器件包括超级电容器和锂离子电池。
CN202310410848.0A 2023-04-18 2023-04-18 多元纳米碳导电预涂层改性集流体及其制备方法与应用 Pending CN116666641A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310410848.0A CN116666641A (zh) 2023-04-18 2023-04-18 多元纳米碳导电预涂层改性集流体及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310410848.0A CN116666641A (zh) 2023-04-18 2023-04-18 多元纳米碳导电预涂层改性集流体及其制备方法与应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116666641A true CN116666641A (zh) 2023-08-29

Family

ID=87719636

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310410848.0A Pending CN116666641A (zh) 2023-04-18 2023-04-18 多元纳米碳导电预涂层改性集流体及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116666641A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117894998A (zh) * 2024-03-18 2024-04-16 江阴纳力新材料科技有限公司 一种复合集流体及锂离子电池

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117894998A (zh) * 2024-03-18 2024-04-16 江阴纳力新材料科技有限公司 一种复合集流体及锂离子电池
CN117894998B (zh) * 2024-03-18 2024-05-17 江阴纳力新材料科技有限公司 一种复合集流体及锂离子电池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100492721C (zh) 高倍率锂离子电池极片及其制备方法
CN107204446B (zh) 锂离子电池正极材料及其制备方法
CN102544502A (zh) 用于锂二次电池的正极负极导电添加剂及其制备方法和相关锂二次电池的制备方法
Sun et al. Effect of poly (acrylic acid)/poly (vinyl alcohol) blending binder on electrochemical performance for lithium iron phosphate cathodes
CN105489814A (zh) 一种锂硫电池用改性隔膜的制备方法、改性隔膜以及具有多层该改性隔膜的锂硫电池
CN103074007A (zh) 锂离子电池硅负极用水性粘合剂及硅负极的制备方法
CN113690427A (zh) 一种锂硅合金极片的制备方法、锂硅合金极片及锂电池
KR102567300B1 (ko) 사전리튬화된 음극, 그 제조방법 및 사전리튬화된 음극을 포함하는 리튬 이온 전지 및 슈퍼 커패시터
CN111786040A (zh) 极片及其应用、含有该极片的低温升长寿命锂离子电池
CN116314587A (zh) 一种钠离子电池负极片及钠离子电池
CN115528205A (zh) 一种双阶梯式极片及锂离子电池
CN115275191A (zh) 一种负极材料、负极片及钠离子电池
CN116666641A (zh) 多元纳米碳导电预涂层改性集流体及其制备方法与应用
CN108666533B (zh) 一种锂硫电池硫电极的制备方法及应用
CN114520335B (zh) 一种锂离子电池碳基柔性一体化电极及其制备方法
CN113725013A (zh) 一种无集流体电极的制备方法及在超级电容器中的应用
CN113921756B (zh) 一种高硅含量的硅碳负极极片及其制备方法
CN113285050A (zh) 一种Li-M-X基固态锂电池正极及其制备方法
CN113193196A (zh) 一种钠离子电池用多功能水性粘结剂及其应用
CN109817984B (zh) 高功率石墨负极浆料制备方法
CN113471405A (zh) 预锂化负极、其制备方法和含预锂化负极的锂离子电池和超级电容器
CN108666532B (zh) 锂离子电池阳极的制备方法
CN111446415B (zh) 一种硅负极片及其制备方法和用途
CN116936741A (zh) 硅碳负极极片及其制备方法和锂离子电池
CN114300650A (zh) 一种原位纺丝电极片及其制备和在锂硫电池中的应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination