集流体及其制备方法、电池极片、电池与流程

本申请涉及电池领域，特别涉及一种集流体及其制备方法、电池极片、电池。

背景技术：

1、集流体是锂离子电池不可或缺的电极材料之一，具有承载活性物质和收集微电流的重要功能。薄型化、功能化是集流体的主要发展方向，传统的集流体通常为金属箔材，金属箔材需要保持一定机械强度，因此不可能无限减薄，同时金属箔材减薄将提升加工环节的成本。

2、复合箔材包括高分子材料层以及位于高分子材料层两侧的金属层，相对于传统金属箔材，复合箔材通过高分子材料层替代部分金属材料，可显著降低集流体的材料成本和重量，提升电池安全性能，然而，复合箔材存在内阻较大、导电性能较差的问题。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种集流体及其制备方法、电池极片、电池，该集流体的内阻较小，具有较好的导电性能。

2、第一方面，本申请实施例提供一种集流体，包括：

3、复合箔材；

4、第一导电涂层，设于所述复合箔材的一侧，其中，以重量份计，所述第一导电涂层的材料包括石墨烯5～50份、碳化钛5～50份、碳纳米管5～50份、导电炭黑5～50份以及粘结剂1～20份。

5、在一些实施例中，所述石墨烯的层数为1～10层，所述石墨烯的粒径d50小于或等于10μm；和/或

6、所述碳化钛的粒径d50小于或等于5μm；和/或

7、所述碳纳米管的平均长度为1μm～50μm，所述碳纳米管的平均直径为1nm～50nm；和/或

8、所述导电炭黑的粒径d50小于或等于50nm；和/或

9、所述粘结剂包括聚丙烯腈和改性聚丙烯腈中的至少一种。

10、在一些实施例中，所述复合箔材包括有机绝缘层和分别位于所述有机绝缘层两侧的第一金属层和第二金属层；

11、所述有机绝缘层包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯和聚酰亚胺中的至少一种；

12、所述第一金属层包括铜、银、金、铝、镍中的至少一种；

13、所述第二金属层包括铜、银、金、铝、镍中的至少一种；

14、所述有机绝缘层的厚度为1μm～10μm；

15、所述第一金属层的厚度为0.5μm～5μm；

16、所述第二金属层的厚度为0.5μm～5μm。

17、在一些实施例中，所述集流体还包括第二导电涂层，所述第二导电涂层设于所述复合箔材的另一侧，其中，以重量份计，所述第二导电涂层的材料包括石墨烯5～50份、碳化钛5～50份、碳纳米管5～50份、导电炭黑5～50份以及粘结剂1～20份。

18、在一些实施例中，所述第一导电涂层的厚度为1μm～20μm；和/或

19、所述第二导电涂层的厚度为1μm～20μm。

20、第二方面，本申请实施例提供一种集流体的制备方法，包括：

21、提供复合箔材和复合导电浆料；以重量份计，所述复合导电浆料包括石墨烯5～50份、碳化钛5～50份、碳纳米管5～50份、导电炭黑5～50份、粘结剂1～20份以及溶剂80～600份；

22、在所述复合箔材的一侧施加所述复合导电浆料，形成第一导电涂层，得到所述集流体。

23、在一些实施例中，所述提供复合导电浆料包括：

24、将粘结剂和溶剂混合，得到粘结剂分散溶液；

25、将石墨烯、碳化钛与所述粘结剂分散溶液混合，得到第一复合浆料；

26、将碳纳米管与所述第一复合浆料混合，得到第二复合浆料；

27、将导电炭黑与所述第二复合浆料混合，得到导电复合浆料。

28、在一些实施例中，在形成第一导电涂层之后，在60℃～100℃的环境中对所述第一导电涂层进行干燥处理，处理时间为20分钟～120分钟；

29、在所述复合箔材的另一侧施加所述复合导电浆料，形成第二导电涂层，在60℃～100℃的环境中对所述第二导电涂层进行干燥处理，处理时间为20分钟～120分钟。

30、第三方面，本申请实施例提供一种电池极片，包括集流体以及设置于所述集流体的至少一侧的活性物质层，所述集流体为如上所述的集流体或者如上所述的制备方法制得的集流体。

31、第四方面，本申请实施例提供一种电池，包括如上所述的电池极片。

32、本申请实施例提供的集流体，通过在复合箔材的一侧设置第一导电涂层，第一导电涂层的材料包括石墨烯、碳化钛、碳纳米管、导电炭黑以及粘结剂，由于石墨烯、碳化钛、碳纳米管、导电炭黑的混合物可以构成点线面三维网状的导电结构，因此可以使第一导电涂层具有较好的导电性能，从而可以降低集流体的内阻，提升集流体的导电性能，进而可以使包含该集流体的电池具有优异的高倍率性能。

技术特征：

1.一种集流体，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述石墨烯的层数为1～10层，所述石墨烯的粒径d50小于或等于10μm；和/或

3.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述复合箔材包括有机绝缘层和分别位于所述有机绝缘层两侧的第一金属层和第二金属层；

4.根据权利要求1-3中任一项所述的集流体，其特征在于，所述集流体还包括第二导电涂层，所述第二导电涂层设于所述复合箔材的另一侧，其中，以重量份计，所述第二导电涂层的材料包括石墨烯5～50份、碳化钛5～50份、碳纳米管5～50份、导电炭黑5～50份以及粘结剂1～20份。

5.根据权利要求4所述的集流体，其特征在于，所述第一导电涂层的厚度为1μm～20μm；和/或

6.一种集流体的制备方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的集流体的制备方法，其特征在于，所述提供复合导电浆料包括：

8.根据权利要求7所述的集流体的制备方法，其特征在于，在形成第一导电涂层之后，在60℃～100℃的环境中对所述第一导电涂层进行干燥处理，处理时间为20分钟～120分钟；

9.一种电池极片，其特征在于，包括集流体以及设置于所述集流体的至少一侧的活性物质层，所述集流体为如权利要求1-5任一项所述的集流体或者如权利要求6-8任一项所述的制备方法制得的集流体。

10.一种电池，其特征在于，包括如权利要求9所述的电池极片。

技术总结
本申请提供一种集流体及其制备方法、电池极片、电池。集流体包括复合箔材和第一导电涂层，第一导电涂层设于复合箔材的一侧，其中，以重量份计，第一导电涂层的材料包括石墨烯5～50份、碳化钛5～50份、碳纳米管5～50份、导电炭黑5～50份以及粘结剂1～20份。本申请的集流体通过在复合箔材的一侧设置第一导电涂层，第一导电涂层的材料包括石墨烯、碳化钛、碳纳米管、导电炭黑以及粘结剂，由于石墨烯、碳化钛、碳纳米管、导电炭黑的混合物可以构成点线面三维网状的导电结构，因此可以使第一导电涂层具有较好的导电性能，从而可以降低集流体的内阻，进而提升集流体的导电性能。

技术研发人员：朱家乐,张祖豪,利凯文,王斌,赵青松
受保护的技术使用者：惠州亿纬锂能股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15