一种复合集流体及其制备方法与流程

本发明涉及电池，尤其是涉及一种复合集流体及其制备方法。

背景技术：

1、锂电池集流体主要功能为承载活性物质的作用，并将电化学反应所产的电子汇集起来导至外电路，从而实现化学能转化为电能的过程，集流体是锂离子电池中不可或缺的组成部件之一。

2、目前锂离子电池的安全性问题是普遍关注的焦点之一。复合集流体是以高分子材料为支撑层，两边分别以铜/铝箔为镀层的夹层状集流体材料，是解决锂电池安全性能的一个方法。且复合集流体采用更轻的材料去取代传统的金属集流体提高了电池的能量密度。复合集流体在改善锂离子电池的安全性和提升电池的能量密度上都有非常明显的优势。

3、现有技术公开了以聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)和聚丙烯(pp)薄膜为代表制备的镀铝复合膜具有良好的金属特性，但与传统的铝箔相比，这种基于物理气相沉积制备的复合膜其高分子基材与金属镀层之间具有较差的结合力，导致金属镀层容易从基材表面脱落，这将严重影响复合集流体在电池中的长期稳定性。

4、现有技术一般在电解液中添加能吸收hf的材料。而添加在电解液中的材料影响导电性，增加了阻抗，附着在负极的se i,导致其厚度不均匀，这对电池的不良影响也是持续性的。

5、因此，提供一种耐腐蚀且长期稳定性好的复合集流体是非常重要的。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种复合集流体，本发明提供的复合集流体耐电解液腐蚀且长期稳定性好。

2、本发明提供了一种复合集流体，包括：

3、高分子支撑层；

4、设置在所述高分子支撑层上表面的第一防腐蚀层；

5、设置在所述第一防腐蚀层上的第一金属导电层；

6、设置在所述高分子支撑层下表面的第二防腐蚀层；

7、设置在所述第二防腐蚀层下的第二金属导电层。

8、优选的，所述高分子支撑层的原料为聚丙烯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚酰亚胺膜或聚四氟乙烯膜中的一种或几种；

9、所述高分子支撑层的厚度为3～40μm。

10、优选的，所述第一防腐蚀层为改性无机陶瓷颗粒涂覆层；所述第二防腐蚀层为改性无机陶瓷颗粒涂覆层；

11、所述改性无机陶瓷颗粒涂覆层的制备方法具体为：将改性陶瓷颗粒、粘结剂和分散剂加入到溶剂中，混合，得到防腐蚀层浆料，将防腐蚀层浆料涂覆在所述高分子支撑层上，干燥，即得；

12、所述粘结剂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、羧甲基纤维素钠、聚丙烯腈、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚乙烯醇聚合物中的一种或几种；

13、所述分散剂为聚吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、十二烷基苯磺酸钠中的一种或几种；

14、所述第一防腐蚀层的厚度为0.1μm～5μm；所述第二防腐蚀层的厚度为0.1μm～5μm。

15、优选的，所述改性陶瓷颗粒为改性剂改性的陶瓷颗粒；

16、所述陶瓷颗粒包括氧化铝、氧化镁、勃姆石、硫酸钡、氧化锌、氧化钙或二氧化硅中的一种或几种。

17、优选的，所述改性剂选自取代的硅氧烷；所述取代硅氧烷的取代基为含氮的杂环化合物或含有羧基的胺类化合物；

18、所述硅氧烷包括3-氨丙基三甲氧基硅烷、2-氨乙基三甲氧基硅烷或2-氨乙基三乙氧基硅烷中的一种或几种；

19、所述含氮的杂环化合物包括吡啶或咪唑中的一种或几种；

20、所述含有羧基的胺类化合物包括乙二胺四乙酸、丙二胺四乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸的一种或几种。

21、优选的，所述第一金属导电层或第二金属导电层材料独立的选自纯铝、铝合金、纯铜、镀镍铜；所述第一金属导电层厚度0.5～5μm；所述第二金属导电层厚度0.5～5μm。

22、本发明提供了一种锂电池用复合集流体的制备方法，包括如下步骤：

23、a)将防腐蚀层浆料涂覆在所述高分子支撑层的上表面上，得到第一防腐蚀层；

24、将防腐蚀层浆料涂覆在所述高分子支撑层的下表面上，得到第二防腐蚀层；

25、b)在第一防腐蚀层上形成第一金属导电层；在第二防腐蚀层下形成第二导电层。

26、优选的，所述防腐蚀层浆料为改性陶瓷颗粒、粘结剂和分散剂加入到溶剂中，混合，得到；所述溶剂为水；

27、所述防腐蚀层浆料的固含量为10～60％；

28、所述改性陶瓷颗粒、粘结剂和分散剂的质量比为(1～99)：(0.01～25)：(0.01～5)。

29、本发明提供了一种电极，包括上述技术方案任意一项所述的复合集流体或上述技术方案所述的制备方法制备得到的复合集流体。

30、本发明提供了一种锂离子电池，包括上述技术方案所述的电极。

31、与现有技术相比，本发明提供了一种复合集流体，包括：高分子支撑层；设置在所述高分子支撑层上表面的第一防腐蚀层；设置在所述第一防腐蚀层上的第一金属导电层；设置在所述高分子支撑层下表面的第二防腐蚀层；设置在所述第二防腐蚀层下的第二金属导电层。本发明提供的复合集流体具备改性无机陶瓷颗粒涂覆层，改性分子链上拥有给电子基团,表现出很强的亲质子特性,与质子授体之间可产生强的氢键作用，可以吸附电解液中的hf，用于降低电池在使用过程中因电解液发生分解产生的氢氟酸(hf)或者质子氢(h+)的量，防止hf腐蚀金属层，减少金属层的脱落，增加复合集流体的长期稳定性。

技术特征：

1.一种复合集流体，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述高分子支撑层的原料为聚丙烯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚酰亚胺膜或聚四氟乙烯膜中的一种或几种；

3.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述第一防腐蚀层为改性无机陶瓷颗粒涂覆层；所述第二防腐蚀层为改性无机陶瓷颗粒涂覆层；

4.根据权利要求3所述的集流体，其特征在于，所述改性陶瓷颗粒为改性剂改性的陶瓷颗粒；

5.根据权利要求4所述的集流体，其特征在于，所述改性剂选自取代的硅氧烷；所述取代硅氧烷的取代基选自为含氮的杂环化合物或含有羧基的胺类化合物；

6.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述第一金属导电层或第二金属导电层材料独立的选自纯铝、铝合金、纯铜、镀镍铜；所述第一金属导电层厚度0.5～5μm；所述第二金属导电层厚度0.5～5μm。

7.一种锂电池用复合集流体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，所述防腐蚀层浆料为改性陶瓷颗粒、粘结剂和分散剂加入到溶剂中，混合，得到；所述溶剂为水；

9.一种电极，其特征在于，包括权利要求1～6任意一项所述的复合集流体或权利要求7～8所述的制备方法制备得到的复合集流体。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求9所述的电极。

技术总结
本发明提供了一种复合集流体，包括：高分子支撑层；设置在所述高分子支撑层上表面的第一防腐蚀层；设置在所述第一防腐蚀层上的第一金属导电层；设置在所述高分子支撑层下表面的第二防腐蚀层；设置在所述第二防腐蚀层下的第二金属导电层。本发明提供的复合集流体具备改性无机陶瓷颗粒涂覆层，改性分子链上拥有给电子基团,表现出很强的亲质子特性,与质子授体之间可产生强的氢键作用，可以吸附电解液中的HF，用于降低电池在使用过程中因电解液发生分解产生的氢氟酸(HF)或者质子氢(H+)的量，防止HF腐蚀金属层，减少金属层的脱落，增加复合集流体的长期稳定性。

技术研发人员：柏丽,李顺利,李庆玲,卢林
受保护的技术使用者：江苏天合储能有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13