一种复合集流体、其制备方法、极片及电池与流程

文档序号:42983107发布日期:2025-09-15 11:53阅读:22来源:国知局

本发明涉及电池,尤其是指一种复合集流体、其制备方法、极片及电池。


背景技术:

1、锂离子电池因为具有比容量大,循环寿命长等优点被广泛应用于各个领域,如数码、动力和储能等领域。随着技术的发展,现有电芯能量密度以及循环寿命的要求也不断提高。而锂离子电池补锂技术是提高电池能量密度以及循环寿命的关键方法之一,由于负极补锂的技术难度较大,因此目前补锂主要是通过正极侧来实现。但目前正极补锂技术是通过减少正极活性材料的量,加入相对应量的补锂剂来实现的,这种补锂方式简单快捷,不需要更改过多的设计参数,虽然实现了可逆容量的补充,但是同等条件下,活性材料可逆的嵌锂位置少了。且现在主流的补锂剂只有一层导电剂的包覆,其分解电压比较高,且补锂剂容量释放后容易造成结构形变。


技术实现思路

1、本发明的第一目的是提供一种复合集流体,其可以在不改变正极配方设计的情况下实现活性锂的补充,并且补锂剂释放完锂后材料结构稳定。

2、为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:

3、一种复合集流体,其包括金属基体和涂覆于金属基体表面的涂碳层,所述涂碳层由补锂浆料固化而成,所述补锂浆料包括复合补锂材料和粘结剂,所述复合补锂材料包括第一导电剂、附着于第一导电剂表面的补锂剂和包覆于第一导电剂和补锂剂表面的第二导电剂。

4、进一步地,所述第一导电剂粒径为50-600nm;和/或,所述第二导电剂粒径为30-300nm。

5、进一步地,所述第一导电剂和第二导电剂均包括导电碳、金属化合物、过渡金属单质中的至少一种。

6、进一步地,所述导电碳包括石墨、碳黑、乙炔黑、石墨烯、碳纤维、c60、碳纳米管中的至少一种;和/或,

7、所述金属化合物的化学通式为xayb,其中,x包括ni、co、mn、fe、cu、ti、nb、mg、cr中的至少一种,y包括o、c、n中的至少一种,a和b分别为x和y的化学计量系数,a和b使所述金属化合物xayb中各元素的化合价代数和为零;和/或,

8、所述过渡金属单质包括镍单质、钴单质、锰单质、铁单质、铜单质、钛单质、铌单质、镁单质和铬单质中的至少一种。

9、进一步地,所述补锂材料包括li2co3、li2c2o4、li2c4o4、li2c4o6、li2c3o5中的至少一种。

10、进一步地,所述涂碳层的厚度为0.5-3μm。

11、本发明的第二目的是提供上述复合集流体的制备方法,其包括如下制备步骤:

12、在第一导电剂表面原位生成补锂剂形成导电剂@补锂剂中间体;

13、将所述导电剂@补锂剂中间体与第二导电剂、粘结剂混合均匀,获得补锂浆料;

14、将补锂浆料涂覆于金属基体上,干燥形成涂碳层,获得复合集流体。

15、进一步地,所述导电剂@补锂剂中间体的制备方法为:

16、将第一导电剂与锂源溶液进行混合,搅拌均匀,获得混合溶液;

17、将混合溶液与物质a进行混合反应,并调节ph至中性后,过滤、干燥,获得所述导电剂@补锂剂中间体;其中,所述物质a为含草酸根的化合物和/或含碳酸根的化合物。

18、本发明的第三目的是提供一种包含上述复合集流体的极片。

19、本发明的第四目的是提供一种包含上述极片的电池。

20、本发明的有益效果:

21、本发明的复合集流体,采用具有“导电剂@补锂剂@导电剂”结构的复合补锂材料作为金属基体的涂碳层使用,该复合补锂材料具有较低的分解电压,且结构稳定,将其应用于集流体涂碳层中,不影响正极以及整个电芯设计的条件下,实现提高电芯的能量密度、循环寿命以及可逆循环容量。



技术特征:

1.一种复合集流体,其特征在于,包括金属基体和涂覆于金属基体表面的涂碳层,所述涂碳层由补锂浆料固化而成,所述补锂浆料包括复合补锂材料和粘结剂,所述复合补锂材料包括第一导电剂、附着于第一导电剂表面的补锂剂和包覆于第一导电剂和补锂剂表面的第二导电剂。

2.根据权利要求1所述的一种复合集流体,其特征在于,所述第一导电剂粒径为50-600nm;和/或,所述第二导电剂粒径为30-300nm。

3.根据权利要求1所述的一种复合集流体,其特征在于,所述第一导电剂和第二导电剂均包括导电碳、金属化合物、过渡金属单质中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的一种复合集流体,其特征在于,所述导电碳包括石墨、碳黑、乙炔黑、石墨烯、碳纤维、c60、碳纳米管中的至少一种;和/或,

5.根据权利要求1所述的一种复合集流体,其特征在于,所述补锂材料包括li2co3、li2c2o4、li2c4o4、li2c4o6、li2c3o5中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种复合集流体,其特征在于,所述涂碳层的厚度为0.5-3μm。

7.一种如权利要求1-6任意一项所述的复合集流体的制备方法,其特征在于,包括如下制备步骤:

8.根据权利要求7所述的一种复合集流体的制备方法,其特征在于,所述导电剂@补锂剂中间体的制备方法为:

9.一种极片,其特征在于,包括权利要求1-6任意一项所述的复合集流体或权利要求7-8任意一项制备方法制得的复合集流体。

10.一种电池,其特征在于,包括权利要求9所述的极片。


技术总结
本发明涉及电池技术领域,尤其是指一种复合集流体、其制备方法、极片及电池,其中,所述复合集流体包括金属基体和涂覆于金属基体表面的涂碳层,所述涂碳层由补锂浆料固化而成,所述补锂浆料包括复合补锂材料、粘结剂,所述复合补锂材料包括第一导电剂、附着于第一导电剂表面的补锂剂和包覆于第一导电剂和补锂剂表面的第二导电剂。该复合集流体可以在不改变正极配方设计的情况下实现活性锂的补充,并且补锂剂释放完锂后材料结构稳定。

技术研发人员:李坚,陶柱晨
受保护的技术使用者:广州融捷能源科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2025/9/14
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