【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于鋰離子電池，涉及一種涂炭集流體及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、集流體是鋰離子電池中的重要部件，主要起承載活性材料、導(dǎo)通電子至外電路的作用，且集流體與活性材料間剝離強(qiáng)度，高電導(dǎo)率與鋰離子電池的電化學(xué)性能直接相關(guān)。
2、在傳統(tǒng)的鋰電池極片制作工藝中，活性材料漿料直接涂布于基箔集流體表面，干燥后通過(guò)粘結(jié)劑實(shí)現(xiàn)活性材料在基箔集流體表面的固定，然后制備成正負(fù)極電極。但是，常規(guī)的基箔存在以下問(wèn)題：①常規(guī)的基箔金屬集流體與活性材料顆粒間的接觸面積有限，界面電阻較大；②粘結(jié)劑的粘結(jié)強(qiáng)度有限，在持續(xù)充放電過(guò)程中，很容易發(fā)生活性材料與集流體間的膨脹脫離，導(dǎo)致電池內(nèi)阻進(jìn)一步加大，使得電池的循環(huán)壽命和安全性能受到影響；③常規(guī)的基箔金屬集流體由于箔材的加工工藝問(wèn)題，箔材表面粗糙度有限，軋制過(guò)程中添加的助劑油份殘留，導(dǎo)致界面張力較大，電極材料涂覆難以潤(rùn)濕，存在漏涂，涂覆不均，加工難度大，影響電池電性能。
3、目前，集流體在鋰離子電池的應(yīng)用常作為一種簡(jiǎn)單的載體材料，或是通過(guò)涂覆碳層提高集流體的電導(dǎo)率，然而，這種方法使得集流體存在較低的電導(dǎo)率或者是與涂覆活性材料后極片粘附力差，極易導(dǎo)致極片活性材料層極脫落。此外，循環(huán)過(guò)程極片涂層的粉化，也會(huì)增加集流體和活性材料間的接觸電阻，嚴(yán)重影響循環(huán)性能。
4、cn111430719a公開(kāi)了一種基于鋰電池極片的集流體微結(jié)構(gòu)制備系統(tǒng)及方法，通過(guò)控制激光燒蝕頭在集流體上加工出集流體微結(jié)構(gòu)，集流體微結(jié)構(gòu)可以增大電極材料與集流體之間的結(jié)合面積，提高電極材料與集流體之間的粘附力，但
5、cn111710871a公開(kāi)了一種鋰離子電池集流體導(dǎo)電涂料、鋰離子電池集流體、極片及鋰離子電池，在涂料中加入活性物質(zhì)/碳復(fù)合材料，從而提高涂層與集流體之間的粘附力，降低材料與集流體之間的接觸電阻，但是在集流體上繼續(xù)涂覆活性材料時(shí)，同樣會(huì)存活性材料與活性物質(zhì)/碳復(fù)合材料之間的界面接觸問(wèn)題，因此涂層與集流體之間接觸電阻的進(jìn)一步提升有待提高。
6、因此，如何提升集流體與活性物質(zhì)層直接的粘結(jié)強(qiáng)度，提升極片的電化學(xué)性能，是目前值得研究的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種涂炭集流體及其制備方法和應(yīng)用。本專利技術(shù)提供的涂炭集流體，通過(guò)聚丙烯酸類(lèi)聚合物與聚苯乙烯(ps)微球和交聯(lián)劑的協(xié)同配合作用，提升了集流體與電極活性物質(zhì)層的粘結(jié)力，還降低了界面電阻，同時(shí)提升了極片的電化學(xué)性能。
2、為達(dá)此目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
3、第一方面，本專利技術(shù)提供一種涂炭集流體，所述涂炭集流體包括集流體基材以及所述集流體基材至少一側(cè)的涂炭層；所述涂炭層包括導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和交聯(lián)劑；所述粘結(jié)劑包括聚丙烯酸類(lèi)聚合物和聚苯乙烯微球。
4、本專利技術(shù)提供的涂炭集流體，聚丙烯酸類(lèi)聚合物與聚苯乙烯(ps)微球通過(guò)交聯(lián)劑的作用，提高了涂炭層與電極活性物質(zhì)層的粘結(jié)作用，同時(shí)，ps的球狀結(jié)構(gòu)在電池工作中允許鋰離子的正常傳輸，降低電池內(nèi)阻，大大提升電池首次充放電效率，且通過(guò)聚丙烯酸類(lèi)聚合物和聚苯乙烯微球通過(guò)交聯(lián)劑的作用形成的二維粘結(jié)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更緊湊，從而更好地降低了界面電阻。
5、以下作為本專利技術(shù)優(yōu)選的技術(shù)方案，但不作為對(duì)本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案的限制，通過(guò)以下優(yōu)選的技術(shù)方案，可以更好的達(dá)到和實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)的技術(shù)目的和有益效果。
6、優(yōu)選地，所述導(dǎo)電劑和所述粘結(jié)劑的質(zhì)量比為1:2～3:8。
7、優(yōu)選地，所述聚丙烯酸類(lèi)聚合物、所述聚苯乙烯微球和所述交聯(lián)劑的質(zhì)量比為100:(15～35):(1～4)。
8、優(yōu)選地，所述交聯(lián)劑包括氮丙啶、聚碳化二亞胺或多異氰酸酯中的任意一種或至少兩種的組合。
9、優(yōu)選地，所述聚苯乙烯微球的粒徑d90與所述聚苯乙烯微球的分子量的比值為0.0003125～0.00039，所述d90的單位為μm。
10、優(yōu)選地，所述聚苯乙烯微球的粒徑d90為1～9μm。
11、優(yōu)選地，所述聚苯乙烯微球的分子量為6000～70000。
12、第二方面，本專利技術(shù)提供一種如第一方面所述的涂炭集流體的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：
13、混合導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、交聯(lián)劑和溶劑，得到涂炭層漿料，將涂炭層漿料涂覆至所述集流體基材至少一側(cè)表面，得到所述涂炭集流體；
14、其中，所述粘結(jié)劑包括聚丙烯酸類(lèi)聚合物和聚苯乙烯微球。
15、優(yōu)選地，所述涂覆結(jié)束后，干燥，得到所述涂炭集流體。
16、第三方面，本專利技術(shù)提供一種電極極片，所述電極極片包括如第一方面所述的涂炭集流體和位于所述涂炭集流體至少一側(cè)的電極活性物質(zhì)層；所述電極活性物質(zhì)層包括正極活性物質(zhì)層或負(fù)極活性物質(zhì)層。
17、本專利技術(shù)中，電極極片包括正極極片(電極活性物質(zhì)層為正極活性物質(zhì)層)和/或負(fù)極極片(電極活性物質(zhì)層為負(fù)極活性物質(zhì)層)。
18、優(yōu)選地，所述電極活性物質(zhì)層為負(fù)極活性物質(zhì)層。
19、本專利技術(shù)提供的涂炭集流體用于負(fù)極極片，且負(fù)極極片的活性物質(zhì)中包括硅基材料(硅基材料包括但不限于納米硅材料、硅碳材料和硅氧材料等)時(shí)，不僅僅起到了提升粘結(jié)效果、降低內(nèi)阻、降低界面電阻和首次充放電效率的作用，還起到了抑制硅基負(fù)極的體積膨脹的作用，從而有效地提升了硅基負(fù)極首效。
20、第四方面，本專利技術(shù)還提供一種電池，所述電池包括如第三方面所述的電極極片。
21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益效果：
22、本專利技術(shù)提供的涂炭集流體，聚丙烯酸類(lèi)聚合物與聚苯乙烯(ps)微球通過(guò)交聯(lián)劑的作用，提高了涂炭層與電極活性物質(zhì)層的粘結(jié)作用，同時(shí)，ps的球狀結(jié)構(gòu)在電池工作中允許鋰離子的正常傳輸，降低電池內(nèi)阻，大大提升電池首次充放電效率，且通過(guò)聚丙烯酸類(lèi)聚合物和聚苯乙烯微球通過(guò)交聯(lián)劑的作用形成的二維粘結(jié)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更緊湊，從而更好地降低了界面電阻。
本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種涂炭集流體，其特征在于，所述涂炭集流體包括集流體基材以及所述集流體基材至少一側(cè)的涂炭層；所述涂炭層包括導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和交聯(lián)劑；所述粘結(jié)劑包括聚丙烯酸類(lèi)聚合物和聚苯乙烯微球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂炭集流體，其特征在于，所述導(dǎo)電劑和所述粘結(jié)劑的質(zhì)量比為1:2～3:8；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂炭集流體，其特征在于，所述聚苯乙烯微球的粒徑D90與所述聚苯乙烯微球的分子量的比值為1/70000～9/6000，所述D90的單位為μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂炭集流體，其特征在于，所述聚苯乙烯微球的粒徑D90為1～9μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂炭集流體，其特征在于，所述聚苯乙烯微球的分子量為6000～70000。
6.一種如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的涂炭集流體的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的涂炭集流體的制備方法，其特征在于，所述涂覆結(jié)束后，干燥，得到所述涂炭集流體。
8.一種電極極片，其特征在于，所述電極極片包括如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電極極片，其特征在于，所述電極活性物質(zhì)層為負(fù)極活性物質(zhì)層。
10.一種電池，其特征在于，所述電池包括如權(quán)利要求8或9所述的電極極片。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種涂炭集流體，其特征在于，所述涂炭集流體包括集流體基材以及所述集流體基材至少一側(cè)的涂炭層；所述涂炭層包括導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和交聯(lián)劑；所述粘結(jié)劑包括聚丙烯酸類(lèi)聚合物和聚苯乙烯微球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂炭集流體，其特征在于，所述導(dǎo)電劑和所述粘結(jié)劑的質(zhì)量比為1:2～3:8；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂炭集流體，其特征在于，所述聚苯乙烯微球的粒徑d90與所述聚苯乙烯微球的分子量的比值為1/70000～9/6000，所述d90的單位為μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂炭集流體，其特征在于，所述聚苯乙烯微球的粒徑d90為1～9μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂炭集流體，其特征在于，所述聚苯乙...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：顏實(shí)，趙和平，王子豪，李學(xué)法，張國(guó)平，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江陰納力新材料科技有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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