一种涂炭铝箔及其制备方法和应用与流程

本申请涉及锂离子电池，更具体地说，它涉及一种涂炭铝箔及其制备方法和应用。

背景技术：

1、涂炭铝箔，是一种利用功能材料对电池导电基材进行表面处理的突破性技术创新，普遍作为正极材料的载体，具有极优的静态导电性能，并可通过磷酸铁锂等浆料的涂覆进一步加工成正极材料。

2、相关技术中的磷酸铁锂正极材料，由铝箔和依次涂覆于铝箔两侧的磷酸铁锂层(lfp层)和导电炭层构成，该正极材料得益于磷酸铁锂材料和导电炭层的特性，可大幅度降低正极材料和集流之间的接触电阻；

3、但是上述磷酸铁锂正极材料，由于其本身存有电子和离子电导率低，质量密度和振实密度比较小等缺陷，因而造成其实际应用时，存有导电性能差、导电炭层固着力(粘结性)差和易掉粉等问题。

4、综上，迫切需要提供一种涂炭铝箔及其制备方法和应用，该涂炭铝箔在实际应用过程中克服了原有直接涂覆磷酸铁锂材料的弊端，兼具优异的导电性能和导电炭层固着力，其导电炭层不易发生掉粉或脱落。

技术实现思路

1、为使得涂炭铝箔在应用过程中兼具优异的导电性能和导电炭层固着力，其导电炭层不易发生掉粉或脱落，本申请特提供一种涂炭铝箔及其制备方法和应用。

2、第一方面，本申请提供一种涂炭铝箔，采用如下的技术方案：

3、一种涂炭铝箔，包括铝箔本体和涂设固化于铝箔本体两侧的导电炭层，所述导电炭层内设有若干突出于导电炭层的热塑树脂材质的粘结微球。

4、通过采用上述技术方案，若干突出于导电炭层的热塑树脂材质的粘结微球，其在固定于铝箔上并作为载体应用时，可凭借自身的流挂度和粘结力，强化粘结牢度的同时，相比于粘结层还不易影响自身的导电性能。

5、优选的，所述粘结微球为核壳结构，其壳体的软化点为60-80℃、内核的软化点为120-200℃。

6、通过采用上述技术方案，核壳结构的粘结微球，其在固定于铝箔上并作为载体应用时，除能稳固的对铝箔和正极材料进行粘牢加固外，在后处理的正极/隔膜/负极的热压工艺中，其壳体结构还可适当软化，以此兼顾其导电和粘结性。

7、优选的，所述粘结微球由聚偏氟乙烯及其共聚物、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯和聚丙烯腈中的一种或多种的混合共聚而成。

8、优选的，所述粘结微球由聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和聚丙烯腈的一种或多种混合共聚而成。

9、优选的，所述粘结微球的壳体由聚甲基丙烯酸丁酯与聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种，按重量比1:(1-10)构成；

10、粘结微球的内核由聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中单体的一种或多种共聚而成。

11、通过采用上述技术方案，上述组分和/或配比的粘结微球，除凭借本身的特性具备优异的粘结力外，还通过多组分的复配及结构具备了适宜的流挂度和软化点，从而实现了导电性能与粘结性能的兼顾。

12、优选的，所述粘结微球的覆盖率为10-80％，其平均粒径为3-5um。

13、通过采用上述技术方案，上述粒径和/或覆盖率的粘结微球，除能为导电炭层提供优异的粘结力，使其不易发生脱落外，还兼顾了涂炭铝箔整体的导电性能与牢度。

14、优选的，所述导电炭层的浆料由如下重量百分比的组分组成：导电碳粉:7.8-13.5％、粘结微球:0.2-1.5％、去离子水为余量。

15、通过采用上述技术方案，该组分和/或配比的导电炭层的浆料，除可凭借粘结微球的特性为涂炭铝箔提供优异的牢度外，还不易影响到其原有的导电性能，因而具有较高的应用价值。

16、第二方面，本申请提供一种涂炭铝箔的制备方法，包括以下步骤：

17、s1、导电炭层的浆料配制：向去离子水中依次加入导电碳粉和粘结微球的原料乳液，待其分散均匀，即得导电炭层的浆料；

18、s2、导电炭层的涂覆：先将s1中所得导电炭层的浆料涂覆于铝箔的两侧，待其干燥固化后，即得涂炭铝箔。

19、通过采用上述技术方案，显著简化了工艺步骤和条件的同时，所得涂炭铝箔的性能稳定，均具有优良的牢度和导电性能，因而适用于大批量产业化的生产。

20、第三方面，本申请提供一种涂炭铝箔的应用，采用如下的技术方案：

21、一种涂炭铝箔的应用，所述的涂炭铝箔上涂覆固化有正极材料；

22、所述的正极材料为磷酸铁锂、钴酸锂和镍酸锂中的一种或多种。

23、优选的，所述的涂炭铝箔上涂覆固化有磷酸铁锂，所述磷酸铁锂浆料的各组分配比如下：

24、磷酸铁锂lfp:40-50％、分散剂:1-3％、导电剂炭黑:2-3％、粘结剂pvdf：2-4％、溶剂nmp为余量。

25、通过采用上述技术方案，由本申请中所得的涂炭铝箔，其在作为载体时，除可凭借粘结微球自身的流挂度和粘结力有效的保障其与正极材料的粘结牢度外，还不易影响到正极材料的导电性能。

26、综上所述，本申请具有以下有益效果：

27、1、本申请中若干突出于导电炭层的热塑树脂材质和/或核壳结构的粘结微球，其在固定于铝箔上后，可凭借自身的流挂度和粘结力，强化涂层牢度的同时，作为载体时相比于粘结层亦不易影响涂炭铝箔的导电性能；

28、2、本申请中涂炭铝箔的工艺和条件得到显著简化的同时，所得涂炭铝箔的性能稳定，均具有优良的牢度和导电性能，因而具有较高的应用价值，适用于大批量产业化的生产；3.本申请中所得的涂炭铝箔，其在作为载体时，除可凭借粘结微球自身的流挂度和粘结力有效的保障其与正极材料的粘结牢度外，还不易影响到正极材料的导电性能。

技术特征：

1.一种涂炭铝箔，包括铝箔本体和涂设固化于铝箔本体两侧的导电炭层，其特征在于，所述导电炭层内设有若干突出于导电炭层的热塑树脂材质的粘结微球。

2.根据权利要求1所述的涂炭铝箔，其特征在于，所述粘结微球为核壳结构，其壳体的软化点为60-80℃、内核的软化点为120-200℃。

3.根据权利要求1-2任一所述的涂碳铝箔，其特征在于，所述粘结微球由聚偏氟乙烯及其共聚物、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯和聚丙烯腈中的一种或多种的混合共聚而成。

4.根据权利要求3所述的涂碳铝箔，其特征在于，所述粘结微球由聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和聚丙烯腈的一种或多种混合共聚而成。

5.根据权利要求4所述的涂碳铝箔，其特征在于，所述粘结微球的壳体由聚甲基丙烯酸丁酯与聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种，按重量比1:(1-10)构成；

6.根据权利要求1-5任一所述的涂炭铝箔，其特征在于，所述粘结微球的覆盖率为10-80%，其平均粒径为3-5um。

7.根据权利要求1所述的涂炭铝箔，其特征在于，所述导电炭层的浆料由如下重量百分比的组分组成：导电碳粉:7.8-13.5%、粘结微球:0.2-1.5%、去离子水为余量。

8.权利要求1-7任一所述涂炭铝箔的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.权利要求1-7任一所述涂炭铝箔的应用，其特征在于，所述的涂炭铝箔上涂覆固化有正极材料；

10.根据权利要求9所述涂炭铝箔的应用，其特征在于，所述的涂炭铝箔上涂覆固化有磷酸铁锂，所述磷酸铁锂浆料的各组分配比如下：

技术总结
本申请涉及锂离子电池技术领域，更具体地说，它涉及一种涂炭铝箔及其制备方法和应用。涂炭铝箔，包括铝箔本体和涂设固化于铝箔本体两侧的导电炭层，所述导电炭层内设有若干突出于导电炭层的热塑树脂材质的粘结微球。本申请中的粘结微球，除可借助本身的特性有效改善导电炭层与正极材料相容性外，还可保障其涂层的牢度，所得涂炭铝箔在应用过程中兼具安全性、长寿性、适用大电流、涂层稳固不易脱落等诸多优点。

技术研发人员：程素贞,李建华,张鑫,闫绍军
受保护的技术使用者：上海顶皓新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12