[發(fā)明專利]一種含有聚多巴胺的涂炭集流體

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710572698.8
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107507981B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王丹;趙中令;陳慧明;韓建;張斌;張克金
• 申請（專利權(quán)）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M10/613;H01M10/625;H01M10/653;H01M10/654
• 代理公司: 吉林長春新紀(jì)元專利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 王薇

本發(fā)明涉及一種含有聚多巴胺的涂炭集流體，涂層中包含聚多巴胺以及石墨烯，其特征在于具體涂敷步驟如下：（1）將多巴胺單體溶于一定的HCl溶劑中，配制成多巴胺濃度為50~100mmol???L^?1的堿性溶液；（2）將集流體浸漬于步驟（1）的溶液中，靜置24h~48h，清洗，真空條件下，在100℃~120℃溫度范圍內(nèi)烘干，放置至室溫后備用；（3）含有石墨烯的炭均勻分散在溶劑中；其針對在大電流充放電條件下，電池內(nèi)部產(chǎn)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(dǎo)熱特性，在集流體表面涂覆石墨烯與聚多巴胺的復(fù)合涂層，進(jìn)一步提高集流體與活性物質(zhì)的結(jié)合強(qiáng)度，同時，達(dá)到降低電池內(nèi)部溫度的作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含有聚多巴胺的涂炭集流體，是含有聚多巴胺及石墨烯的復(fù)合涂層，具有提高極耳、集流體散熱功能，主要應(yīng)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(lǐng)域，屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電機(jī)、電池、電控是新能源汽車發(fā)展的三大核心部件。其中，電池更是制約新能源汽車發(fā)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(xù)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(shù)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(dǎo)通面積來達(dá)到高倍率放電條件下降低電池?zé)崃康哪康摹＠鸆N102593503B通過電池內(nèi)部增設(shè)金屬導(dǎo)管的設(shè)計來降低電池內(nèi)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(jié)構(gòu)設(shè)計來達(dá)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(nèi)部設(shè)計的思路來達(dá)到降低電池?zé)崃康哪康摹，F(xiàn)在一種實用化的技術(shù)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(zhì)，提高集流體與活性物質(zhì)的結(jié)合強(qiáng)度，但在電池制作過程中，常常出現(xiàn)涂炭物質(zhì)的脫落問題。本專利從這一思路出發(fā)，通過物理化學(xué)反應(yīng)過程，在集流體表面制作石墨烯與聚多巴胺的復(fù)合涂層，進(jìn)一步提高集流體與活性物質(zhì)的結(jié)合強(qiáng)度，同時，達(dá)到降低電池內(nèi)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(zhì)的主要活性成分，據(jù)文獻(xiàn)[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(jié)力極強(qiáng)，近年來，其在表面改性領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用頗多[CN 101864670B ，CN102061479A]，但是，與石墨烯形成復(fù)合涂層用于改進(jìn)電池集流體性能，進(jìn)一步改進(jìn)電池內(nèi)部散熱性能方面的應(yīng)用還未見報道。

關(guān)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(zhì)改性石墨烯的方法，將共價改性和非共價改性結(jié)合，在保證石墨烯結(jié)構(gòu)完整的前提下提高改性產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)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(yīng)用，CN103604849A和CN103604849B一種同時檢測多巴胺、抗壞血酸和尿酸的電化學(xué)傳感器。3.借助多巴胺的活性基團(tuán)，實現(xiàn)石墨烯與其他物質(zhì)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(huán)氧樹脂復(fù)合材料及其制備方法，CN103715438A 一種納米復(fù)合質(zhì)子交換膜及其制備方法和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容