一种高导电低吸水纳米涂碳集流体及其制备方法与流程

本发明涉及锂电池，具体涉及一种高导电低吸水纳米涂碳集流体及其制备方法。

背景技术：

1、随着锂离子电池在消费电子、电动车等各领域的大规模应用，市场上对锂离子电池的能量密度、循环寿命和使用安全等方面也提出了更高的要求，例如，通过集流体导电底涂技术，既可以有效减小电极材料与集流体的接触电阻，也可以增加电极材料与集流体之间的粘接力，从而保证降低电池内阻的同时，能够延长电池寿命。

2、而现有的集流体导电底涂技术中，通常使用廉价的导电剂及水性粘结剂作为涂覆材料，由于这种导电剂表面粗糙多孔，对空气中的水分具有吸附作用，加之水性粘结剂也具有一定的吸水性，吸收水分后会降低电极活性物质与集流体的剥离性能，从而降低集流体或电池的导电性能，最终影响电极的总体效果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高导电低吸水纳米涂碳集流体及其制备方法，以解决上述背景技术中提到的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明公开了一种高导电低吸水纳米涂碳集流体，包括导电基层和纳米导电层，纳米导电层位于导电基层的任意表面，其中，纳米导电层的成分包括导电材料a、导电胶、导电材料b和粘结剂，且导电材料a的吸油值大于导电材料b的吸油值，导电材料a的粒径大于导电材料b的粒径，导电胶为溶剂胶。

3、可选地，导电材料a的吸油值≥300ml/100g、粒径为0.5-1μm，导电材料b的吸油值≤100ml/100g、粒径<0.5μm。

4、可选地，导电材料a包括导电炭黑，导电材料b包括石墨烯、导电炭黑和碳纳米管中的至少一种。

5、可选地，导电胶的固含量为0.5-10％，导电胶包括聚苯胺溶液、聚噻吩溶液中的至少一种。

6、可选地，粘接剂包括改性聚丙烯酸粘结剂和聚丙烯酸粘结剂中的至少一种。

7、其中，导电胶的含量<10wt％。

8、可选地，纳米导电层的成分还包括碳酸钡。

9、优选地，高导电低吸水纳米涂碳集流体的吸水量为123-242ppm。

10、本发明还公开了一种高导电低吸水纳米涂碳集流体的制备方法，包括如下步骤：步骤a：先将导电材料a烘干后加入导电胶中搅拌均匀，再经过滤后重新烘干，最后经研磨细化即可得到低吸水导电材料，步骤b：将步骤a得到的低吸水导电材料和导电材料b均涂覆至导电基层上。

11、可选地，导电材料a和导电胶的重量比例为1-5:1，导电材料a和导电材料b的重量比例为8-10:0.5-1.5。

12、可选地，步骤b中，先将步骤a得到的低吸水导电材料、导电材料b、改性聚丙烯酸粘结剂和润湿剂混合分散得到低吸水高导电浆料，再将低吸水高导电浆料涂覆到导电基层上，形成高导电低吸水涂层，即得到的导电基层表面的纳米导电层为高导电低吸水涂层。

13、可选地，步骤b中，还包括将钛酸钡混合分散至低吸水高导电浆料中。

14、可选地，高导电低吸水涂层的厚度为0.8-1.2μm。

15、可选地，步骤b中，先将导电材料b、聚丙烯酸粘结剂和润湿剂混合分散得到高导电浆料，并将高导电浆料涂覆到导电基层上，形成高导电涂层，再将步骤a得到的低吸水导电材料、改性聚丙烯酸粘结剂和润湿剂混合分散得到低吸水导电浆料，并将低吸水导电浆料涂覆到高导电涂层上，形成低吸水涂层，即得到的导电基层表面的纳米导电层包括高导电涂层和低吸水涂层。

16、可选地，步骤b中，还包括将钛酸钡混合分散至低吸水导电浆料中。

17、可选地，高导电涂层与低吸水涂层的厚度比例为0.3-0.5：0.5-0.6。

18、可选地，烘干方式为真空干燥，烘干温度为50-80℃。

19、与现有技术相比，本发明的高导电低吸水纳米涂碳集流体具有以下优点：

20、通过选取导电材料a、导电胶和导电材料b等原材料，用导电胶包裹烘干的导电材料a，使得导电材料a的颗粒被导电胶部分包裹住，从而阻断部分导电材料a的吸水性能，但同时导电性能降低，为了增强导电性，再加入导电材料b，另外，通过加入碳酸钡，还可增强高倍率充放电时的安全性，使得制备得到的高导电低吸水纳米涂碳集流体包括导电基层和纳米导电层，即具有较低的吸水性、还具有较高的导电性和安全性，制作成本低、方法简单。

技术特征：

1.一种高导电低吸水纳米涂碳集流体，其特征在于，所述高导电低吸水纳米涂碳集流体包括导电基层和纳米导电层，所述纳米导电层位于所述导电基层的任意表面；

2.根据权利要求1所述的高导电低吸水纳米涂碳集流体，其特征在于，所述导电材料a的吸油值≥300ml/100g、粒径为0.5-1μm，所述导电材料b的吸油值≤100ml/100g、粒径<0.5μm。

3.根据权利要求2所述的高导电低吸水纳米涂碳集流体，其特征在于，所述导电材料a包括导电炭黑，所述导电材料b包括石墨烯、导电炭黑和碳纳米管中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的高导电低吸水纳米涂碳集流体，其特征在于，所述导电胶的固含量为0.5-10%，所述导电胶包括聚苯胺溶液、聚噻吩溶液中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的高导电低吸水纳米涂碳集流体，其特征在于，所述粘接剂包括改性聚丙烯酸粘结剂和聚丙烯酸粘结剂中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的高导电低吸水纳米涂碳集流体，其特征在于，所述纳米导电层的成分还包括碳酸钡。

7.根据权利要求1-6任一项中所述的高导电低吸水纳米涂碳集流体，其特征在于，所述高导电低吸水纳米涂碳集流体的吸水量为123-242ppm。

8.一种根据权利要求1-7中任一项所述的高导电低吸水纳米涂碳集流体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的高导电低吸水纳米涂碳集流体的制备方法，其特征在于，所述导电材料a和所述导电胶的重量比例为1-5:1，所述导电材料a和所述导电材料b的重量比例为8-10:0.5-1.5。

10.根据权利要求9所述的高导电低吸水纳米涂碳集流体的制备方法，其特征在于，步骤b中，先将步骤a得到的所述低吸水导电材料、导电材料b、改性聚丙烯酸粘结剂和润湿剂混合分散得到低吸水高导电浆料，再将所述低吸水高导电浆料涂覆到导电基层上，形成高导电低吸水涂层，即得到的导电基层表面的纳米导电层为所述高导电低吸水涂层。

11.根据权利要求10所述的高导电低吸水纳米涂碳集流体的制备方法，其特征在于，步骤b中，还包括将钛酸钡混合分散至所述低吸水高导电浆料中。

12.根据权利要求11所述的高导电低吸水纳米涂碳集流体的制备方法，其特征在于，所述高导电低吸水涂层的厚度为0.8-1.2μm。

13.根据权利要求8所述的高导电低吸水纳米涂碳集流体的制备方法，其特征在于，步骤b中，先将导电材料b、聚丙烯酸粘结剂和润湿剂混合分散得到高导电浆料，并将所述高导电浆料涂覆到导电基层上，形成高导电涂层，再将步骤a得到的所述低吸水导电材料、改性聚丙烯酸粘结剂和润湿剂混合分散得到低吸水导电浆料，并将所述低吸水导电浆料涂覆到所述高导电涂层上，形成低吸水涂层，即得到的导电基层表面的纳米导电层包括高导电涂层和低吸水涂层。

14.根据权利要求13所述的高导电低吸水纳米涂碳集流体的制备方法，其特征在于，步骤b中，还包括将钛酸钡混合分散至所述低吸水导电浆料中。

15.根据权利要求14所述的高导电低吸水纳米涂碳集流体的制备方法，其特征在于，所述高导电涂层与所述低吸水涂层的厚度比例为0.3-0.5：0.5-0.6。

技术总结
本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种高导电低吸水纳米涂碳集流体及其制备方法，通过选取导电材料A、导电胶和导电材料B等原材料，将导电胶包裹烘干的导电材料A，使得导电材料A的颗粒被导电胶部分包裹住，从而阻断部分导电材料A的吸水性能，但同时导电性能降低，为了增强导电性，再加导电材料B，另外，通过加入碳酸钡，还可增强高倍率充放电时的安全性，使得制备得到的高导电低吸水纳米涂碳集流体包括导电基层和纳米导电层，即具有较低的吸水性、还具有较高的导电性能，制作成本低、方法简单。

技术研发人员：唐皞,杨开福,张宇航,余珊,李学法,张国平
受保护的技术使用者：江阴纳力新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13