一种集流体及其制备方法和应用与流程

本发明属于电池极片制备，具体地，涉及一种集流体及其制备方法和应用。

背景技术：

1、锂的非水系二次电池朝向电子设备向小型化、轻型化的发展方向，已成为移动电话及个人电脑等便携式电子设备的主要电源装置。锂离子电池用电极结构体的活性物质、导电剂，是通过用粘合剂保持在集流体上使用的。粘合剂的粘附力直接影响到电池的电性能。现有电池极片的制备是将电极浆料直接涂布于金属集流体表面，干燥后通过粘结剂实现活性材料的固定。活性材料颗粒与金属集流体接触面积有限，再加上粘结剂的粘结能力的限制，界面电阻较大，引起电池内阻上升，影响电池的性能。在持续充放电的过程中，容易发生活性物质与集流体间的脱离，导致正、负极极片发生掉料、褶皱等现象，同时内阻进一步增大，严重影响了电池的循环寿命和安全性能。

2、通过在金属箔表面涂覆导电碳层得到的涂炭集流体制备极片，用于锂离子电池及电容器的极片，可抑制电池极化、减少热效应、提高电池的倍率性能，同时提高活性物质与金属的粘附性，减少粘结剂的用量。但随着市场对锂电池的倍率性能和循环性能要求的进一步提高，加上目前常用的涂炭集流体存在涂层导电性不稳定、附着力差、散热不均等问题。单一导电材料涂覆铝箔已无法满足要求。

技术实现思路

1、为了改善上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

2、一种集流体，所述集流体包括：金属导体和位于金属导体至少一侧表面的涂层；所述涂层中包括毗邻双羟基聚合物和碳导电材料。

3、其中，所述毗邻双羟基聚合物包含式(i)和式(ii)所示的结构单元：

4、

5、式(i)、式(ii)中，r1、r2、r3、r4、r5和r6相同或不同，彼此独立地选自h、c1-8烷基；a和c相同或不同，彼此独立地为大于或等于0的整数，且a和c不同时为0。

6、其中，所述毗邻双羟基聚合物还包括式(iii)、式(iv)和/或式(v)所示的结构单元：

7、

8、式(iii)、式(iv)中，r1、r2、r3、r4、r5、r6相同或不同，彼此独立地选自h、c1-8烷基；b和d相同或不同，彼此独立地为大于或等于0的整数；

9、式(v)中，r19选自无取代、或任选被一个、两个或更多个rc取代的c6-20芳基；每一个rc相同或不同，彼此独立地选自c1-12烷基；e为大于或等于0的整数。

10、其中，所述毗邻双羟基聚合物的数均分子量为2000～200000。

11、其中，所述碳导电材料选自活性炭、炭黑、石墨、石墨烯、碳载石墨烯、富勒烯、碳纳米管、气相生长碳纤维、碳纳米角、碳纳米线圈、杯叠型碳纳米管、竹状碳纳米管中的至少一种。

12、其中，所述涂层的厚度为0.1μm～20μm。

13、进一步的，所述涂层中，毗邻双羟基聚合物和碳导电材料的质量比为1:(0.2～2)。

14、进一步的，所述金属导体选自铝、铜、不锈钢、镍和铁中的至少一种。

15、进一步的，所述涂层位于金属导体的一侧表面或位于金属导体的两侧表面。

16、一种制备所述集流体的方法，所述方法包括：配置包括碳导电材料与毗邻双羟基聚合物的浆液，将所述浆液涂覆于金属导体的至少一侧表面，干燥，得到所述集流体。

17、一种电池用极片，所述极片包括上述集流体和位于所述集流体中含毗邻双羟基聚合物的至少一侧表面的活性物质层。

18、一种非水电解质二次电池，所述电池包括上述集流体或上述电池用极片。

19、一种电容器，所述电容器包括上述集流体。

20、本发明的有益效果

21、本发明的集流体中含有具有毗邻双羟基结构的聚合物，该毗邻双羟基结构对金属导体表面有强的结合能力。本发明将含有碳导电材料和毗邻双羟基聚合物形成的涂覆浆料，在金属导体表面涂覆、干燥成膜后得到的集流体。并将该集流体上涂覆电极活性物质，制备得到极片中活性组分粘附能力强，内阻小。

技术特征：

1.一种集流体，其特征在于，其包括：金属导体和位于金属导体至少一侧表面的涂层，所述涂层中包括毗邻双羟基聚合物和碳导电材料。

2.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述毗邻双羟基聚合物包含式(i)和式(ii)所示的结构单元：

3.根据权利要求1或2所述的集流体，其特征在于，所述毗邻双羟基聚合物还包括式(iii)、式(iv)和/或式(v)所示的结构单元：

4.根据权利要求1-3任一项所述的集流体，其特征在于，所述毗邻双羟基聚合物的数均分子量为2000～200000。

5.根据权利要求1-4任一项所述的集流体，其特征在于，所述碳导电材料选自活性炭、炭黑、石墨、石墨烯、碳载石墨烯、富勒烯、碳纳米管、气相生长碳纤维、碳纳米角、碳纳米线圈、杯叠型碳纳米管、竹状碳纳米管中的至少一种。

6.根据权利要求1-5任一项所述的集流体，其特征在于，所述涂层中，毗邻双羟基聚合物和碳导电材料的质量比为1:(0.2～2)。

7.权利要求1-6任一项所述的集流体的制备方法，其特征在于，所述方法包括：配置包括碳导电材料与毗邻双羟基聚合物的浆液，将所述浆液涂覆于金属导体的至少一侧表面，干燥，得到所述集流体。

8.一种电池用极片，其特征在于，所述极片包括权利要求1-6任一项所述的集流体和位于所述集流体中含毗邻双羟基聚合物的至少一侧表面的活性物质层。

9.一种非水电解质二次电池，其特征在于，所述电池包括权利要求1-6任一项所述的集流体或权利要求8所述的电池用极片。

10.一种电容器，其特征在于，所述电容器包括权利要求1-6任一项所述的集流体。

技术总结
本发明公开了一种集流体及其制备方法和应用，所述集流体包括金属导体和位于金属导体至少一侧表面的涂层，所述涂层中包括毗邻双羟基聚合物和碳导电材料。本发明的集流体中含有毗邻双羟基结构，对金属导体表面有强的结合能力。本发明将含有碳导电材料和毗邻双羟基聚合物形成的涂覆浆料，在金属导体表面涂覆、干燥成膜后得到的集流体。并将该集流体上涂覆电极活性物质，制备得到极片中活性组分粘附能力强，内阻小。

技术研发人员：杨建春,陈天圆
受保护的技术使用者：北京诺维新材科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15