一种复合集流体及其制备方法与流程

本发明涉及锂离子电池，具体是一种粘接剂、使用该粘接剂的复合集流体及其制备方法。

背景技术：

1、随着移动电话、笔记本等电子设备以及能源汽车的发展，锂离子电池被广泛使用。集流体是电化学装置中活性材料的载体，是电化学装置中重要组成部分，与电化学装置的能量密度密切相关；一般可以通过降低集流体厚度的方式提供电池能量密度，但由于金属材料特性，当集流体厚度降低至一定水平后，集流体易发生断裂、破损等不良现象。因此在聚合物薄膜上设置导电层可以有效降低锂离子电池集流体的密度，提升其能量密度；然而存在导电层与聚合物薄膜之间的附着力低等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种复合集流体及其制备方法，相比现有技术，本发明具有与基材附着力强、耐电解液腐蚀性能优、方便运输、长期储存与使用等优点。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、一种复合集流体,包括依次设置的基体、粘胶层、导电层，所述粘胶层采用粘接剂。

4、所述粘接剂，包括如下原料：质量比为（1-40）:（99-60）的不饱和羧酸及其酸酐、烯烃共聚物；不饱和羧酸及其酸酐选用马来酸、富马酸、衣康酸、马来酸酐、富马酸酐、衣康酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯及其他含还有羧酸根或酸酐的低分子量化合物中的一种或多种；烯烃共聚物选用含乙烯、丙烯、丁烯、其他α-烯烃成份的烯烃共聚物；通过不饱和羧酸及其酸酐、烯烃共聚物合成的粘接剂重均分子量在3-30万。选用特定的粘接剂作为粘胶层，能起到很好的粘接效果，即如果分子量低于3万，则内聚力不足，造成粘结力不足；如果分子量高于30万，很难保持稳定的施工。

5、进一步来说，所述粘接剂的酸值在1-300mgkoh/g树脂。此范围包含了接枝进入聚烯烃主链的酸值。如果酸值小于最低值，有时会出现粘结力差的情况，高于最高值的，有时会出现耐电解液后粘结力下降严重的情况。

6、进一步来说，所述粘接剂的熔点tm大于40℃。粘接剂的熔点低于40℃，则结晶度低，内聚力差，粘结力不足；其中优选高于80℃，可以在使用胶水后，进行收卷，避免收卷过程中，出现发粘的情况。但所选熔点不高于170℃，熔点高于170℃，结晶度太高，常温下溶液态无法稳定存在，在溶液中依然会结晶，无法在工业上使用。

7、进一步来说，所述粘接剂还包括如下原料：固化剂、增粘剂、增塑剂、阻燃剂、填料、颜料、固化促进剂中的一种或多种。

8、进一步来说，所述固化剂选用异氰酸酯固化剂、环氧固化剂、碳化二亚胺类固化剂、恶唑啉类固化剂中的一种或多种，以质量分数计，固化剂为粘接剂质量的0.1-40%。

9、进一步来说，所述基体选用聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚对萘二甲酸乙二醇酯薄膜、聚对苯二甲酰对苯二胺薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚醚醚酮薄膜、聚甲醛薄膜、聚对苯硫醚薄膜、聚对苯醚薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚酰胺薄膜、聚四氟乙烯薄膜中的一种或多种。

10、进一步来说，所述导电层选自铝、铜、镍、铁、钛、银、金、钴、铬、钼、钨中的至少一种。

11、进一步来说，在粘胶层与导电层之间还设有钝化层，所述钝化层选用氧化铝层、氧化钛层、氧化锆层、氮化铝层、氮化钛层、碳化钛层、碳化锆层、二氧化硅层、氮化硅层、碳化硅层、铝铬酸盐层、三价铬钝化层、六价铬钝化层中的至少一种。通过设置钝化层，防止导电层被电解液腐蚀破坏，从而提高集流体的稳定性。

12、一种复合集流体的制备方法，包括如下步骤：

13、s1.粘接剂的制备

14、将不饱和羧酸及其酸酐与烯烃共聚物反应，制备出粘接剂；

15、s2. 在基体两面的表面上涂覆粘接剂；

16、s3.采用真空蒸镀法、磁控溅射法、电子束蒸发镀膜法、坩埚舟蒸发镀膜法中任一种方法，使导电层粘结在在粘胶层上，得到导电结构，所述导电结构包含导电层、粘胶层、基体、粘胶层、导电层；

17、s4. 将上述导电结构进行固化和熟化，使粘胶层形成稳定聚合物，得到复合集流体。

18、进一步来说，在所述s1中，所述粘接剂与固化剂、增粘剂、增塑剂、阻燃剂、填料、颜料、固化促进剂中的一种或多种混合，然后溶解于溶剂中，或分散在溶剂或者水中，备用。具体来说，在所述s1中，所述粘接剂与固化剂复配，将复配物溶于溶剂中，以分散体的形式存在。固化剂可以选择异氰酸酯固化剂、环氧固化剂、碳化二亚胺类固化剂、恶唑啉类固化剂等，以质量分数计，其加量相对于粘接剂质量的0.1-40%；另外，还可以加入各种增粘剂、增塑剂、阻燃剂、填料、颜料、固化促进剂等各种助剂。其中，溶剂可以选择二甲苯、甲苯、环己烷、甲基环己烷、丙酮、丁酮、异丙醇、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯等中的一种或多种混合溶剂。将粘接剂或者粘接剂与固化剂的复配剂采用分散在溶剂中，以分散体的形式存在。亦可以分散在水中，以水分散体的形式存在。

19、在使用复合集流体时，将基体抽出即可立即使用。

20、本发明的有益效果是：

21、1、采用本发明中的粘接剂具有很好的增强导电层与基体的附着作用，以及更优的耐电解液腐蚀性能。

22、2、采用本发明制备出的复合集流体，在使用时，将基体抽出即可立即使用，相比现有技术的现制现使用，本发明具备方便运输、长期储存与使用等优点。

技术特征：

1.一种复合集流体,其特征在于：包括依次设置的基体、粘胶层、导电层，所述粘胶层采用粘接剂，所述粘接剂包括如下原料：质量比为（1-40）:（99-60）的不饱和羧酸及其酸酐、烯烃共聚物；不饱和羧酸及其酸酐选用马来酸、富马酸、衣康酸、马来酸酐、富马酸酐、衣康酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯及其他含还有羧酸根或酸酐的低分子量化合物中的一种或多种；烯烃共聚物选用含乙烯、丙烯、丁烯、其他α-烯烃成份的烯烃共聚物；通过不饱和羧酸及其酸酐、烯烃共聚物合成的粘接剂重均分子量在3-30万。

2.根据权利要求1所述的一种复合集流体，其特征在于：所述粘接剂的酸值在1-300mgkoh/g树脂。

3.根据权利要求1所述的一种复合集流体，其特征在于：所述粘接剂的熔点tm大于40℃。

4.根据权利要求1所述的一种复合集流体，其特征在于：所述粘接剂还包括如下原料：固化剂、增粘剂、增塑剂、阻燃剂、填料、颜料、固化促进剂中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的一种复合集流体，其特征在于：所述固化剂选用异氰酸酯固化剂、环氧固化剂、碳化二亚胺类固化剂、恶唑啉类固化剂中的一种或多种，以质量分数计，固化剂为粘接剂质量的0.1-40%。

6.根据权利要求1所述的一种复合集流体，其特征在于：所述基体选用聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚对萘二甲酸乙二醇酯薄膜、聚对苯二甲酰对苯二胺薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚醚醚酮薄膜、聚甲醛薄膜、聚对苯硫醚薄膜、聚对苯醚薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚酰胺薄膜、聚四氟乙烯薄膜中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种复合集流体，其特征在于：所述导电层选自铝、铜、镍、铁、钛、银、金、钴、铬、钼、钨中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的一种复合集流体，其特征在于：在粘胶层与导电层之间还设有钝化层，所述钝化层选用氧化铝层、氧化钛层、氧化锆层、氮化铝层、氮化钛层、碳化钛层、碳化锆层、二氧化硅层、氮化硅层、碳化硅层、铝铬酸盐层、三价铬钝化层、六价铬钝化层中的至少一种。

9.一种权利要求1至8中任一项所述的复合集流体的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种复合集流体的制备方法，其特征在于：在所述s1中，所述粘接剂与固化剂、增粘剂、增塑剂、阻燃剂、填料、颜料、固化促进剂中的一种或多种混合，然后溶解于溶剂中，或分散在溶剂或者水中，备用。

技术总结
本发明提供一种复合集流体及其制备方法,包括依次设置的基体、粘胶层、导电层，粘胶层采用粘接剂，粘接剂分子量在3‑30万。其制备方法：S1.粘接剂的制备，即将不饱和羧酸及其酸酐与烯烃共聚物反应，制备出粘接剂；S2.在基体两面的表面上涂覆粘接剂；S3.将导电层粘接在粘接剂上，可以采用磁控溅射法等，得到导电层、粘胶层、基体、粘胶层、导电层结构；S4.将上述结构进行固化和熟化，使粘胶层形成稳定聚合物，得到复合集流体。采用本发明中特定的粘接剂可以很好的增强导电层与基体的附着力，同时具有耐电解液腐蚀的特点。

技术研发人员：程自强
受保护的技术使用者：成都科成精化高分子材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12