【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電池，尤其涉及一種鋰離子二次電池負極用復合集流體、制備方法及其設備。
技術介紹
1、集流體在鋰電池中起著至關重要的作用，它通過涂覆將粉狀的活性物質連接起來，一方面將活性物質產生的電流匯集輸出，另一方面將電極電流輸入給活性物質，通常鋰電集流體的負極采用銅箔。
2、復合集流體作為未來電池領域的重要技術路徑之一，與傳統集流體相比，其結構發生了改變。它采用“三明治”結構，中間層為高分子基材，在此基礎上覆蓋金屬層。這種結構的優勢明顯，能夠利用極薄的金屬層實現集流體的導電能力，從而大幅降低金屬使用量。
3、不僅如此，復合集流體在安全性方面表現出色。由于其金屬層較薄，銅箔產生的毛刺尺寸小，且高分子材料層作為絕緣材料會產生斷路效應，使得刺穿隔膜的可能性降低，能有效防止電池自燃，還可有效防止熱失控。
4、不過，現有的復合集流體也存在一些不足之處。比如，其第二金屬層為純銅，純銅箔表面容易氧化形成氧化銅，而氧化銅表面電阻較高，導電率較差，這會導致電池電化學性能降低，此外，現有技術中復合集流體大多以pet(聚對苯二甲酸乙二醇酯)、pp(聚丙烯)、pe(聚乙烯)或pi(聚酰亞胺)等為中間基材，在耐熱性和機械強度方面還存在欠缺，這會導致電池在針刺等安全性方面變差。
技術實現思路
1、基于
技術介紹
存在的技術問題，本專利技術提出了一種鋰離子二次電池負極用復合集流體、制備方法及其設備。
2、本專利技術提出的一種鋰離子二次電池負極用復合集流體，所述鋰離子二
3、將導電劑、粘結劑和分散劑倒入200l的v型混合器中干混合30-60min，三者之間的質量比為(90-99)：(0.3-3)：(0.2-5)，混合得到混合料；
4、將混合料轉移至600l漿料混合罐中，溶劑水均勻的分三次加入，每次水加入后，攪拌槳的速度控制在10-40r/min，分散盤線的速度控制在50m-100m/s，運行時間30-60min，得到固含量在3-15％的導電漿料；
5、導電劑是乙炔黑、炭黑、vgcf、碳納米管、石墨烯中的一種或幾種；
6、粘結劑為cmc羧甲基纖維素鈉、paa中的一種或兩種；
7、分散劑是聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸鈉、木質素磺酸鈉、聚苯乙烯磺酸鈉中的一種或幾種，聚對苯二甲酰對苯二胺(凱夫拉)經靜電紡絲制成芳綸纖維聚集體，孔隙率控制在10-90％；在聚對苯二甲酰對苯二胺(凱夫拉)纖維聚集體上下兩面涂覆一層導電碳水性漿料，漿料干燥后，經過加壓成型工藝，制成復合集流體，復合集流體作為鋰離子二次電池負極集流體，提升了電池能量密度；降低了電池內阻，提升了電池倍率性能與循環壽命；提升了電池安全性能，采用本專利技術制備的復合集流體作為鋰離子二次電池負極集流體所制備的電芯，相比傳統電芯，電池能量密度提高了3-8％；電池內阻降低了5-12％，電池循環壽命提高了；提升了電池安全性能。
8、優選的，所述纖維編織室內部的熔融紡絲裝置中，聚對苯二甲酰對苯二胺熔融紡絲溫度設定在450-520℃區間，紡絲纖維直徑在0.2-0.5μm之間，紡絲速度1-10米/分，從熔融紡絲裝置流出的纖維在靜電吸附裝置中靜電作用及吸附作用及自身溫度作用下，轉移軸和纖維聚集體收集簾的處理，形成孔隙率在1-90％纖維聚集體，靜電擺絲電壓20-50kv，吸附風大小-0.05mpa至-0.1mpa，方便進行加工。
9、優選的，碳層涂覆區域中，將漿料在微凹版涂布機中涂布于纖維聚集體上，收集槽收集余料，單層濕膜厚度控制在3-10μm，涂布速度20-100m/min，使用烘干設備進行烘干，干燥溫度在60-100℃，干燥時間0.5-2min，干燥后單層功能層厚度控制在0.2-5μm，走帶速度10-20m/min，方便后續的處理。
10、優選的，將靜電吸附裝置中得到的復合集流體過輥壓設備的熱輥碾壓，碾壓壓力1-10mpa，熱輥溫度在300-500℃，得到最終復合集流體，收卷軸進行收卷。
11、優選的，所述40135鋰離子二次電池的制備，40135鋰離子二次電池包括正極極片、負極極片、電解液及隔膜。
12、優選的，正極極片由正極活性物質、導電劑、粘結劑、集流體四部分組成，正極活性物質是磷酸鐵鋰或三元材料或錳酸鋰材料或磷酸錳鐵鋰材料；導電劑可以是乙炔黑、炭黑、碳納米管、石墨烯中的一種或幾種；粘結劑是pvdf；集流體是鋁箔，增加材料的選擇。
13、優選的，負極極片由負極活性物質、導電劑、粘結劑、集流體四部分組成，負極活性物質是硬碳材料；導電劑可以是乙炔黑、炭黑、碳納米管、石墨烯中的一種或幾種；粘結劑是cmc和sbr；集流體是銅箔或復合集流體。
14、優選的，隔膜是聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、芳綸中的一種。
15、優選的，電解液由有機溶劑和電解質鋰鹽組成，有機溶劑可以是碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸亞丙酯、醋酸甲酯、丙酸乙酯、氟代乙烯碳酸酯、乙醚、二甘醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、甲基叔丁基醚中的一種或幾種；電解質鈉鹽可以是六氟磷酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰、三氟甲磺酸鋰、四氟硼酸鋰、二氟磷酸鋰、高氯酸鋰中的一種或幾種。
16、本專利技術的有益效果是：
17、聚對苯二甲酰對苯二胺(凱夫拉)經靜電紡絲制成芳綸纖維聚集體，孔隙率控制在10-90％；在聚對苯二甲酰對苯二胺(凱夫拉)纖維聚集體上下兩面涂覆一層導電碳水性漿料，漿料干燥后，經過加壓成型工藝，制成復合集流體，復合集流體作為鋰離子二次電池負極集流體，提升了電池能量密度；降低了電池內阻，提升了電池倍率性能與循環壽命；提升了電池安全性能，采用本專利技術制備的復合集流體作為鋰離子二次電池負極集流體所制備的電芯，相比傳統電芯，電池能量密度提高了3-8％；電池內阻降低了5-12％，電池循環壽命提高了；提升了電池安全性能。
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1.一種鋰離子二次電池負極用復合集流體，其特征在于，所述鋰離子二次電池負極用復合集流體的配置：
2.根據權利要求1所述的一種鋰離子二次電池負極用復合集流體制備方法，其特征在于，所述纖維編織室內部的熔融紡絲裝置（1）中，聚對苯二甲酰對苯二胺熔融紡絲溫度設定在450-520℃區間，紡絲纖維直徑在0.2-0.5μm之間，紡絲速度1-10米/分，從熔融紡絲裝置（1）流出的纖維在靜電吸附裝置（3）中靜電作用及吸附作用及自身溫度作用下，轉移軸（2）和纖維聚集體收集簾（4）的處理，形成孔隙率在1-90%纖維聚集體（5），靜電擺絲電壓20-50KV，吸附風大小-0.05MPa至-0.1MPa。
3.根據權利要求2所述的一種鋰離子二次電池負極用復合集流體制備方法，其特征在于，碳層涂覆區域（8）中，將漿料在微凹版涂布機（7）中涂布于纖維聚集體（5）上，收集槽（6）收集余料，單層濕膜厚度控制在3-10μm，涂布速度20-100m/min，使用烘干設備（9）進行烘干，干燥溫度在60-100℃，干燥時間0.5-2min，干燥后單層功能層厚度控制在0.2-5μm，走帶速度10-20m
4.根據權利要求3所述的一種鋰離子二次電池負極用復合集流體制備方法，其特征在于，將靜電吸附裝置（3）中得到的復合集流體過輥壓設備（10）的熱輥碾壓，碾壓壓力1-10MPa，熱輥溫度在300-500℃，得到最終復合集流體，收卷軸（11）進行收卷。
5.根據權利要求1所述的一種鋰離子二次電池負極用復合集流體的電池，其特征在于，所述40135鋰離子二次電池的制備，40135鋰離子二次電池包括正極極片、負極極片、電解液及隔膜。
6.根據權利要求5所述的一種鋰離子二次電池負極用復合集流體的電池，其特征在于，正極極片由正極活性物質、導電劑、粘結劑、集流體四部分組成，正極活性物質是磷酸鐵鋰或三元材料或錳酸鋰材料或磷酸錳鐵鋰材料；導電劑可以是乙炔黑、炭黑、碳納米管、石墨烯中的一種或幾種；粘結劑是PVDF；集流體是鋁箔。
7.根據權利要求5所述的一種鋰離子二次電池負極用復合集流體的電池，其特征在于，負極極片由負極活性物質、導電劑、粘結劑、集流體四部分組成，負極活性物質是硬碳材料；導電劑可以是乙炔黑、炭黑、碳納米管、石墨烯中的一種或幾種；粘結劑是CMC和SBR；集流體是銅箔或復合集流體。
8.根據權利要求5所述的一種鋰離子二次電池負極用復合集流體的電池，其特征在于，隔膜是聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、芳綸中的一種。
9.根據權利要求5所述的一種鋰離子二次電池負極用復合集流體的電池，其特征在于，電解液由有機溶劑和電解質鋰鹽組成，有機溶劑可以是碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸亞丙酯、醋酸甲酯、丙酸乙酯、氟代乙烯碳酸酯、乙醚、二甘醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、甲基叔丁基醚中的一種或幾種；電解質鈉鹽可以是六氟磷酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰、三氟甲磺酸鋰、四氟硼酸鋰、二氟磷酸鋰、高氯酸鋰中的一種或幾種。
...【技術特征摘要】
1.一種鋰離子二次電池負極用復合集流體，其特征在于，所述鋰離子二次電池負極用復合集流體的配置：
2.根據權利要求1所述的一種鋰離子二次電池負極用復合集流體制備方法，其特征在于，所述纖維編織室內部的熔融紡絲裝置（1）中，聚對苯二甲酰對苯二胺熔融紡絲溫度設定在450-520℃區間，紡絲纖維直徑在0.2-0.5μm之間，紡絲速度1-10米/分，從熔融紡絲裝置（1）流出的纖維在靜電吸附裝置（3）中靜電作用及吸附作用及自身溫度作用下，轉移軸（2）和纖維聚集體收集簾（4）的處理，形成孔隙率在1-90%纖維聚集體（5），靜電擺絲電壓20-50kv，吸附風大小-0.05mpa至-0.1mpa。
3.根據權利要求2所述的一種鋰離子二次電池負極用復合集流體制備方法，其特征在于，碳層涂覆區域（8）中，將漿料在微凹版涂布機（7）中涂布于纖維聚集體（5）上，收集槽（6）收集余料，單層濕膜厚度控制在3-10μm，涂布速度20-100m/min，使用烘干設備（9）進行烘干，干燥溫度在60-100℃，干燥時間0.5-2min，干燥后單層功能層厚度控制在0.2-5μm，走帶速度10-20m/min。
4.根據權利要求3所述的一種鋰離子二次電池負極用復合集流體制備方法，其特征在于，將靜電吸附裝置（3）中得到的復合集流體過輥壓設備（10）的熱輥碾壓，碾壓壓力1-10mpa，熱輥溫度在300-500℃，得到最終復合集流體，收卷軸（11）進行收卷。
5.根據權利要求1所述的一種鋰離子二次電...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王元杰，戴華斌，尚隨軍，楊凱，王國勝，曹仕良，
申請(專利權)人：大連中比動力電池有限公司，
類型：發明
國別省市：
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