[發明專利]聚多巴胺及石墨烯復合涂層

有效

• 申請號: 201710572682.7
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107546391B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 王丹;趙中令;陳慧明;韓建;張克金
• 申請（專利權）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M4/60;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/613;H01M10/625;H01M10/653;H01M10/654
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 王薇

本發明涉及一種聚多巴胺及石墨烯的復合涂層，其特征在于具體的涂覆步驟如下：（1）將多巴胺單體溶于HCl溶劑中，配制成多巴胺濃度為1~1000mmol???L^?1的堿性溶液；（2）將石墨烯均勻分散在溶劑中，石墨烯在溶劑中所占的體積百分含量比例為0.001%~99.99%；（3）將步驟（1）和步驟（2）制備的溶液混合，將電池集流體或者極片置于混合溶液中，靜止放置2h~48h。清洗后，80℃~120℃溫度條件下烘干，所得聚多巴胺和石墨烯的復合涂層。其針對在大電流充放電條件下，電池內部產生的大量熱不能很快散失的問題，利用聚多巴胺和石墨烯良好的導熱特性，在集流體表面涂覆石墨烯與聚多巴胺的復合涂層，進一步提高集流體與活性物質的結合強度，同時，達到降低電池內部溫度的作用。

技術領域

本發明涉及一種含有聚多巴胺及石墨烯的復合涂層，具有提高極耳、集流體散熱功能，屬于新能源技術領域，主要應用于鋰離子電池、金屬空氣電池、超級電容器等新能源儲能單元領域。

背景技術

電機、電池、電控是新能源汽車發展的三大核心部件。其中，電池更是制約新能源汽車發展的核心要件。目前，人們追求更多的是電池的能量密度、壽命，對電動汽車的需求更多的是續航里程和低溫使用需求。但是，目前電池還存在著一定的安全問題，如燃燒乃至爆炸的問題。其中，如何保證電池在高倍率情況下的散熱性能，也是亟需解決的技術問題。

專利CN103337676B、專利CN103474712B采用冷卻水過濾單元的自流冷卻裝置、密封水冷板降低電池的熱量。專利CN101640286B采用一種新式的極耳，通過增大電流導通面積來達到高倍率放電條件下降低電池熱量的目的。專利CN102593503B通過電池內部增設金屬導管的設計來降低電池內部的熱量的目的。一般地，都是通過電池外部施加水冷裝置和通過改變電池的結構設計來達到散熱的目的。

這里，我們通過施加涂層的方式，通過改變電池內部設計的思路來達到降低電池熱量的目的。現在一種實用化的技術是在鋰離子電池的集流體銅箔或者鋁箔上涂一層活性炭物質，提高集流體與活性物質的結合強度，但在電池制作過程中，常常出現涂炭物質的脫落問題。本專利從這一思路出發，通過物理化學反應過程，在集流體表面制作石墨烯與聚多巴胺的復合涂層，進一步提高集流體與活性物質的結合強度，同時，達到降低電池內部溫度的作用。

聚多巴胺是貝殼類生物外表皮分泌的粘性物質的主要活性成分，據文獻[HaeshinLee etc. , NATURE. 2007, 448(19) : 338-342; Haeshin Lee etc. , SCIENCE, 2007,318:426-430J]報道，多巴胺可以顯著改性物體的表面特性，且多巴胺改性層和基體間的粘結力極強，近年來，其在表面改性領域內的應用頗多[CN 101864670B ，CN102061479A]，但是，與石墨烯形成復合涂層用于改進電池集流體性能，進一步改進電池內部散熱性能方面的應用還未見報道。

關于石墨烯和聚多巴胺類的專利大多集中在一下幾個方面。1. 通過聚多巴胺改善石墨烯的特性，或制備石墨烯類材料的方法。如CN105153381A公開了一種通過引入聚多巴胺物質改性石墨烯的方法，將共價改性和非共價改性結合，在保證石墨烯結構完整的前提下提高改性產物的結構穩定性。CN104229781A和CN104229781B公開了一種制備高摻氮量氮摻雜石墨烯的方法。2. 用于多巴胺檢測方面的研究，如CN104267085A一種檢測多巴胺的修飾電極及其制備方法和應用，CN103604849A和CN103604849B一種同時檢測多巴胺、抗壞血酸和尿酸的電化學傳感器。3.借助多巴胺的活性基團，實現石墨烯與其他物質的接枝。如CN104047160B 一種氧化石墨烯表面接枝改性芳綸纖維的方法，CN104927302A一種由石墨烯增韌的環氧樹脂復合材料及其制備方法，CN103715438A 一種納米復合質子交換膜及其制備方法和應用。

發明內容