一种复合集流体及制备方法与流程

本发明涉及锂离子电池，尤其涉及一种复合集流体及制备方法。

背景技术：

1、目前，基于高分子聚合物膜的复合集流体得到新能源行业的广泛关注和应用。该复合集流体的制备过程通常为：采用物理气相沉积(pvd)的方法在高分子薄膜(如聚丙烯、聚乙烯、聚酯类等)上沉积一层金属(铝、铜等)材料。制备出的具备一定导电能力的表面金属化的薄膜即为复合集流体。相比传统的集流体，基于高分子聚合物膜的复合集流体具备成本低、质量轻、内部绝缘性好等特点。这些特点使得复合集流体在电池中应用时能够降低电池的成本、并提升电池的能量密度及安全性。

2、现有的集流体工艺中，通常是在高分子薄膜上通过磁控溅射上一层几十纳米的金属铜材料，使其具备一定导电能力，然后再通过水电镀在pp基膜(聚丙烯膜)两侧各加厚1μm成为复合集流体。但由于pp(聚丙烯)为非极性材料，其表面键能较高，化学键不容易打开，与金属的结合力很差，做出的复合铜集流体粘结力较差，金属层易与pp基膜(聚丙烯基膜)脱落，不具备在电池中应用的条件。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是通过提供一种复合集流体及制备方法，解决pp复合集流体粘结性能差的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

3、一种复合集流体，包括：

4、pp基膜；

5、设置于所述pp基膜上下两侧的粘结层，所述粘结层为经过表面活性剂、有机处理剂、第一处理剂及第二处理剂处理得到的；

6、设置于所述粘结层上下两侧的金属层；

7、设置于所述金属层上下两侧的保护层。

8、可选的，所述pp基膜包括聚丙烯及抗氧化剂，所述聚丙烯与抗氧化剂的质量百分比为(99％-99.5％)：(0.5％-1％)。

9、可选的，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、α-烯基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪酸甲酯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇脂肪酸酯、椰子油脂肪酸二乙醇胺、聚醚系列等中的一种或多种；

10、所述有机处理剂为甲苯、二甲苯、环己烷、四氯化碳、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、丙二醇、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、环己酮等中的一种或多种；

11、所述第一处理剂为乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、丙三醇、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚等的一种或多种；

12、所述第二处理剂为氯化聚丙烯、衣康酸、双戊烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸缩水甘油酯等接枝pp以及聚乙烯/聚丙烯的共混物或共聚物、丙烯酸异冰片酯与丙烯酸共聚生成嵌段共聚物、乙烯-辛烯嵌段共聚物的一种或者多种。

13、可选的，所述保护层的材料为苯并三唑类及其衍生物或者硅烷偶联剂中的一种或多种。

14、可选的，pp基膜的厚度在2um-20um之间，每侧金属层的厚度在400-1500nm之间。

15、本发明还提供一种复合集流体的制备方法，包括：

16、制备一种pp基膜，所述pp基膜通过将聚丙烯与抗氧化剂混合后采用熔融-双向拉伸的方法得到；

17、将所述pp基膜置于表面活性剂中浸泡，清洗干燥后再浸泡于有机处理剂，清洗干燥后再浸泡于第一处理剂，干燥后超声浸泡于第二处理剂中，在烘箱中烘干得到粘结pp基膜；

18、将所述粘结pp基膜置于磁控溅射的舱体内，以金属作为靶材，通过磁控溅射的方法在粘结pp基膜上形成金属薄层，通过水介质电镀的方法将两边金属层分别沉积在基膜的两个表面，得到金属层；

19、将所述金属层通过苯并三氮唑抗氧化剂形成稳定的氧化膜，干燥后得到复合集流体。

20、可选的，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、脂肪酸甲酯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚的混合液；所述有机处理剂为丙酮与四氯乙烯的混合液；所述第一处理剂为异丙醇，所述第二处理剂为氯化聚丙烯。

21、可选的，所述表面活性剂的混合液中十二烷基硫酸钠、脂肪酸甲酯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚的质量比为3∶1∶2。

22、可选的，所述有机处理剂中丙酮与四氯乙烯的质量比为6∶4。

23、可选的，氯化聚丙烯的浓度为5‰-10‰，浸泡时间为30s-300s，在烘箱中干燥温度为80-120℃。

24、本发明的上述方案至少包括以下有益效果：粘结层中的溶剂会膨胀和扩散到pp基膜表面，增强与pp基膜表面的机械连锁力，从而增强pp基膜与金属层的粘结性能，以此制备的复合集流体粘结力加强，复合集流体的力学性能明显提升，pp基膜与金属层不易脱落。

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所述的复合集流体，其特征在于，所述pp基膜包括聚丙烯及抗氧化剂，所述聚丙烯与抗氧化剂的质量百分比为(99％-99.5％)∶(0.5％-1％)。

3.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、α-烯基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪酸甲酯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇脂肪酸酯、椰子油脂肪酸二乙醇胺、聚醚系列等中的一种或多种；

4.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述保护层的材料为苯并三唑类及其衍生物或者硅烷偶联剂中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，pp基膜的厚度在2um-20um之间，每侧金属层的厚度在400-1500nm之间。

6.一种复合集流体的制备方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的复合集流体的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、脂肪酸甲酯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚的混合液；所述有机处理剂为丙酮与四氯乙烯的混合液；所述第一处理剂为异丙醇，所述第二处理剂为氯化聚丙烯。

8.根据权利要求7所述的复合集流体的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂的混合液中十二烷基硫酸钠、脂肪酸甲酯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚的质量比为3∶1∶2。

9.根据权利要求8所述的复合集流体的制备方法，其特征在于，所述有机处理剂中丙酮与四氯乙烯的质量比为6∶4。

10.根据权利要求9所述的复合集流体的制备方法，其特征在于，氯化聚丙烯的浓度为5‰-10‰，浸泡时间为30s-300s，在烘箱中干燥温度为80-120℃。

技术总结
本发明提供一种复合集流体及制备方法，复合集流体，包括：PP基膜；设置于所述PP基膜上下两侧的粘结层，所述粘结层为经过表面活性剂、有机处理剂、第一处理剂及第二处理剂处理得到的；设置于所述粘结层上下两侧的金属层；设置于所述金属层上下两侧的保护层。本发明的方案可以增强PP基膜与金属层的粘结性能。

技术研发人员：曾来源,韩阳,张春,朱中亚,王帅,迟晓楠,夏建中,李学法,张国平
受保护的技术使用者：扬州纳力新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16