一种基于聚酰亚胺薄膜的电池集流体及其制备方法与流程

1.本发明属于电池技术领域，具体涉及一种基于聚酰亚胺(pi)薄膜的电池集流体及其制备方法。


背景技术：

2.电池中的集流体在有效的电子传递和电极材料的机械支持方面起着关键作用，但它们通常是非活性成分，会造成相当大的自重，对电池容量没有贡献。因此，电池行业一直在努力减小这些金属箔的厚度，以实现轻量化的集流体。然而，相关的研究结果经常会导致集流体的机械性能差、需要额外的电解液、成本高、可扩展性差和化学不稳定性等一些缺陷。尽管到目前为止已经做出了努力，但由于缺乏轻质和坚固的集流体，电池能量仍然有限，因此需要开发新的方法来解决这一问题。在此，我们提出了一种基于pi的超轻薄的电池集流体，最大限度地减少集流体的厚度和自重，提高了电池的能量密度，并且能够耐高温和防止电池的自燃，具有良好的市场发展前景和应用前景。


技术实现要素：

3.为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本发明的目的在于提供一种基于聚酰亚胺薄膜的电池集流体，该集流体质量轻，能量密度高，具有耐高温，防自燃等优点。
4.本发明的另一目的在于提供上述基于聚酰亚胺薄膜的电池集流体的制备方法。
5.本发明的目的通过下述技术方案来实现:
6.一种基于聚酰亚胺薄膜的电池集流体的制备方法，具体步骤为：首先制备聚酰亚胺薄膜；然后在聚酰亚胺薄膜上打出均匀分布的贯穿孔，最后挑选铜、铝、镍、钼、金中的一种或多种材料在其正反两面进行电镀处理，即得到电池集流体成品。
7.优选地，所述的聚酰亚胺薄膜的制备方法为取一定量的二酐和二胺单体在低于20％湿度的情况下，溶入dmac中进行搅拌反应24h，得到paa溶液，取出一定质量的paa溶液进行旋涂或者涂布，然后在255℃亚胺化15min，355℃亚胺化25min，得到超轻薄的聚酰亚胺薄膜。
8.优选地，所述二酐为均苯四甲酸二酐(pmda)，联苯四甲酸二酐(bpda)，3,3',4,4'-二苯酮四甲酸二酐(btda)中的一种或多种。
9.优选地，所述的二胺为4,4'-二苯醚(oda)，对苯二胺(pdd)中的一种或多种。
10.优选地，所述的聚酰亚胺薄膜贯穿孔的半径为0.5μm～1mm，特别是0.5μm，1μm，2μm。
11.优选地，所述的电镀方法包括电化学电镀和真空喷射电镀等方法。
12.优选地，所述的打孔方法包括机械打孔，激光打孔，化学蚀刻，湿法溶解等方法。
13.优选地，所述的贯穿孔的形状为圆形，椭圆形，长方形，正方形，三角形中的一种或者多种。
14.优选地，所述的电镀处理的厚度为0.2μm～10μm，特别是0.5μm，1μm，1.5μm，2μm。
15.优选地，所述的在具有通孔的pi薄膜正反两面电镀铝得到的集流体用于电池正极。
16.优选地，所述的在具有通孔的pi薄膜正反两面电镀铜得到的集流体用于电池负极。
17.优选地，所述的在具有通孔的pi薄膜一面镀铜，另一面镀铝得到的集流体可以用于电池的正极或负极。
18.优选地，所述的所述贯穿孔的间距为1μm～5mm。
19.本发明的另一目的通过上述制备方法制备得到基于聚酰亚胺薄膜的电池集流体。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
21.1.本发明将聚酰亚胺应用到电池的集流体领域，大大减轻了集流体的厚度和自重，提升电池能量密度等优点。
22.2.本发明采用的聚酰亚胺薄膜可量产，打孔技术均可控，制备方法简单。
23.3.本发明使用的聚酰亚胺薄膜可耐250℃以上的高温，可以有效的防止电池的自燃起火。
附图说明
24.图1为本发明所得集流体的数码照片。
25.图2为本发明所得集流体截面的sem电镜图。
26.图3为将本发明所得集流体作为负极集流体，石墨作为负极材料，锂片作为对电极，组装扣式电池在500ma g-1
下的循环性能图
具体实施方式
27.下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。
28.实施例1:
29.(1)取一定量的pmda，oda，溶于dmac溶剂中，在低于20％湿度的条件下搅拌24h，得到pi溶液，将得到的溶液进行旋涂，得到超薄的均匀分布的pi溶液。
30.(2)将(1)中的均匀分布的pi溶液置于特氟龙烘箱中255℃亚胺化25min，355℃亚胺化15min后取出，用刮刀将薄膜刮下。
31.(3)将得到的pi膜进行激光打孔，孔径大小为0.5μm，间距为2mm。
32.(4)将(3)中pi膜的正反两面的真空喷射镀铜，厚度为1μm，得到可以用于电池集流体的成品。
33.(5)将集流体成品作为替代铜箔作为集流体，负极材料为石墨，以锂金属作为对电极组装扣式半电池，在500ma g-1
下循环130圈后具有300mah g-1
以上的放电比容量。


技术特征：
1.一种基于聚酰亚胺薄膜的电池集流体的制备方法，其特征在于，具体步骤为：首先制备聚酰亚胺薄膜；然后在聚酰亚胺薄膜上打出均匀分布的贯穿孔，最后挑选铜、铝、镍、钼、金中的一种或多种材料在其正反两面进行电镀处理，即得到电池集流体成品。2.根据权利要求1所述的基于聚酰亚胺薄膜的电池集流体的制备方法，其特征在于，所述的贯穿孔的孔径大小为0.5μm～1mm；所述贯穿孔的形状为圆形，椭圆形，长方形，正方形，三角形中的一种或者多种，所述的打孔方法为激光打孔、机械打孔、化学蚀刻、湿法溶解中的一种。3.根据权利要求1所述的基于聚酰亚胺薄膜的电池集流体的制备方法，其特征在于，所述电镀处理的厚度为0.2μm～10μm，所述的电镀处理方法包括电化学电镀和真空喷射电镀方法。4.根据权利要求1所述的基于聚酰亚胺薄膜的电池集流体的制备方法，其特征在于，在具有通孔的聚酰亚胺薄膜正反两面电镀铝得到的集流体用于电池正极。5.根据权利要求1所述的基于聚酰亚胺薄膜的电池集流体的制备方法，其特征在于，在具有通孔的聚酰亚胺薄膜正反两面电镀铜得到的集流体用于电池负极。6.根据权利要求1所述的基于聚酰亚胺薄膜的电池集流体的制备方法，其特征在于，在具有通孔的聚酰亚胺薄膜一面镀铜，另一面镀铝得到的集流体能够用于电池的正极或负极。7.根据权利要求1所述的基于聚酰亚胺薄膜的电池集流体的制备方法，其特征在于，所述贯穿孔的间距为1μm～5mm。8.根据权利要求1-7任一项所述的基于聚酰亚胺薄膜的电池集流体的制备方法制备得到电池集流体。

技术总结
本发明属于电池技术领域，具体涉及一种基于聚酰亚胺(PI)薄膜的电池集流体及其制备方法。所述基于PI薄膜的电池集流体的制备方法分为两步：(a)在超薄的PI薄膜(2.5μm-10μm)上造出均匀致密的贯穿孔；(b)在PI薄膜的正反两面真空蒸镀一定厚度的金属材料，制备出轻薄的用于电池的集流体产品。本发明中基于PI薄膜的电池集流体具有质量轻，厚度小，耐高温，防自燃，提升电池能量密度等优点，适合用于电池技术领域。术领域。


技术研发人员：闵永刚 刘存生 廖松义 胡俊祺 黄兴文 刘屹东
受保护的技术使用者：慧迈材料科技（广东）有限公司
技术研发日：2022.05.13
技术公布日：2022/8/22