[發明專利]一種碳納米管導電涂層集流體及其制備工藝

有效

• 申請號: 201610410998.1
• 申請日: 2016-06-12
• 公開（公告）號: CN105932297B
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 袁偉;譚振豪;湯勇;閆志國;羅健;周波;黃鈺浩;潘保有
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M4/04;H01M4/62
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發明公開了一種碳納米管導電涂層集流體，包括金屬集流體和碳納米管導電涂層，所述碳納米管導電涂層涂覆在金屬集流體表面。所述碳納米管導電涂層的厚度為1~50μm，表面設置有網狀微裂紋結構以及粗糙多孔結構。本發明還提供了一種碳納米管導電涂層集流體制備工藝。本發明的碳納米管導電涂層為電極提供了很好的導電網絡，對于導電性能較差的電極材料尤為明顯，同時，通過制備分散效果不同的導電漿料使碳納米管導電涂層在烘干后表面形成密集的微裂紋，電極涂層可嵌在微裂紋之間，極大的增大了電極涂層與導電涂層之間的接觸面積，提高了與集流體之間的結合力，降低了電池的內阻，提高了電池的壽命以及高倍率性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，特別是涉及一種碳納米管導電涂層集流體及其制備工藝。

背景技術

鋰離子電池作為一種清潔的可循環再生能源，其研究和應用一直受到人們的關注。現有的鋰離子電池極片由集流體和涂敷在集流體表面的電極材料構成。現在商業化的鋰離子電池集流體主要采用電解Cu箔或Al箔，分為雙面光、雙面毛、單面毛、雙面粗化等幾種類型。為提高電極材料與集流體的結合力，使用較高比例的粘結劑。在電池在高倍率充放循環過程中隨著鋰離子迅速在電極材料中嵌入和脫出，使電極材料的體積產生劇烈的膨脹和收縮，對電極材料造成破壞，使電池的性能迅速下降。同時，鋰離子電池正極材料的導電性比較差，導致電池的內阻嚴重影響電池的性能，新型的負極材料如鈦酸鋰等也存在同樣的問題。因此按現有的鋰離子電池極片制作出的鋰離子電池，內阻較高、高倍率放電性能較差、循環過程內阻升高較快、循環壽命也較差。

為了解決上述問題，研究工作者主要通過以下方式進行改進：（1）改性正負極活性材料；（2）改善導電劑；（3）改善電解液和隔膜；（4）改進電池制作工藝；（5）對集流體進行改進。其中以對集流體進行改進最快捷，同時效果顯著，其中以導電涂層集流體應用最為廣泛。

然而導電涂層集流體在本質上并不能極大的提高電極涂層與集流體之間的接觸面積，同時過厚的導電涂層會影響電極總體的導電效果這一現象，抑制了導電涂層集流體進一步提高導電性能差的電極材料電極導電性能的能力。如何最大程度的提高電極涂層與集流體之間的接觸面積，弱化導電涂層厚度對電極總體導電效果的影響，進一步提高電極的導電性能顯得非常重要。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種新型的碳納米管導電涂層集流體，在提高電極的導電性能的同時，通過使導電涂層表面產生微裂紋結構，提高電極涂層與導電涂層的接觸面積以提高電極材料與金屬集流體的結合力，弱化了導電涂層過厚對電極總體導電性能的影響。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：

一種碳納米管導電涂層集流體，包括金屬集流體和碳納米管導電涂層，所述的金屬集流體材料為銅箔或鋁箔；所述碳納米管導電涂層涂覆在金屬集流體表面，其厚度為1~50μm，表面設置有網狀微裂紋結構以及粗糙多孔結構。

進一步地，所述微裂紋結構的密集度與所述的碳納米管導電涂層的厚度及分散效果成反比，所述微裂紋結構的寬度與所述的碳納米管導電涂層厚度成正比，所述粗糙多孔結構的密集度與所述分散效果成正比。

進一步地，所述的碳納米管導電涂層表面的微裂紋結構最大處的寬度為5~200μm。

當粘結劑為水性粘結劑時金屬集流體材料為使用銅箔，當粘結劑為油性粘結劑時金屬集流體材料為使用鋁箔。

本發明另一方面提供了一種如所述的碳納米管導電涂層集流體的制備工藝，包括以下步驟：

（1）稱取碳納米管或者碳納米管以及一種或多種導電劑作為原材料，并分別對原材料進行烘干預處理，烘干時間為3h，烘干的溫度控制為200℃~300℃；

（2）對選用的金屬集流體進行表面清潔預處理，清除表面包括油污在內的影響漿料與金屬集流體結合的物質；