[發(fā)明專利]一種適應(yīng)大功率工作的石墨烯涂層電池極耳結(jié)構(gòu)及其制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710588160.6
• 申請(qǐng)日: 2017-07-20
• 公開（公告）號(hào): CN107482155A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李薦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南秒沖新能源科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01M2/26
• 分類號(hào): H01M2/26;H01M10/0525;H01G11/26
• 代理公司: 廣州凱東知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司44259
• 代理人: 梁靈周

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可應(yīng)用在鋰離子電池、超級(jí)電容器和鋰離子電容上適用于大功率工作的極耳結(jié)構(gòu)，屬于新能源和儲(chǔ)能器件領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的鋰離子電池、超級(jí)電容器和鋰離子電容等儲(chǔ)能器件的極耳為極片上專門留出無電極層的空白鋁箔區(qū)域，用于與外電路的引出端如金屬導(dǎo)針、金屬箔、金屬帶或金屬網(wǎng)進(jìn)行連接。一般而言，極耳與引出端的連接為焊接連接或鉚接，極耳上不涂覆電極層以滿足焊接或鉚接要求。這種專門留出的極耳可以位于極片的兩端或中央或中間任一區(qū)域以滿足電流匯聚的設(shè)計(jì)要求。空白鋁箔的極耳雖然利于焊接；但是在器件長期工作過程中，鋁箔表面的氧化膜會(huì)慢慢生長增厚，從而使極耳部分電阻上升；尤其在大功率工作條件下，大電流的匯聚使得極耳產(chǎn)生明顯發(fā)熱，溫度的上升會(huì)大大加快極耳鋁箔表面氧化膜的生長加厚速度，從而使極耳電阻迅速上升，極耳電阻的上升又會(huì)反過來使得極耳發(fā)熱更加嚴(yán)重，形成惡性循環(huán)。因此，長期大功率工作條件下，現(xiàn)有的空白鋁箔極耳的電阻會(huì)迅速上升，導(dǎo)致器件電阻上升，大電流輸入輸出性能下降，從而使器件壽命縮短。

近年來，為了提高集流體與電極層的界面結(jié)合，出現(xiàn)了對(duì)集流體鋁箔或銅箔進(jìn)行碳層底涂的改性技術(shù)，在鋁箔或銅箔上涂覆厚度為0.5-2μm的石墨烯涂層，稱為涂碳鋁箔或涂碳銅箔。據(jù)報(bào)道，這種涂碳鋁箔或涂碳銅箔的應(yīng)用能降低器件內(nèi)阻，提高其倍率性能。但是，上述這種在集流體上涂碳的涂碳鋁箔或涂碳銅箔只是在準(zhǔn)備涂覆電極層的集流體區(qū)域進(jìn)行碳層涂布，原有留白的極耳區(qū)域在進(jìn)行這類涂碳改性時(shí)仍然會(huì)進(jìn)行留白，即其預(yù)留的極耳區(qū)域仍然為未涂層的空白箔材。因此，這類集流體涂碳技術(shù)未涉及對(duì)極耳區(qū)域的改性，使用了這種涂碳鋁箔的極片其極耳區(qū)域與普通未涂層箔材的極耳區(qū)域并無區(qū)別，不能改善空白箔材的極耳在大功率工作條件下的電阻上升問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種在鋁箔極耳上附著石墨烯涂層的極耳結(jié)構(gòu)，以改善其長期大電流工作條件下的氧化膜增厚和電阻上升的問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種適應(yīng)大功率工作的石墨烯涂層電池極耳結(jié)構(gòu)，包括鋰離子電池、超級(jí)電容器或鋰離子電容的極片上無電極材料層的極耳箔材，該極耳箔材表面附著有石墨烯涂層。

作為優(yōu)選，所述石墨烯涂層厚度為0.01-3μm。

作為優(yōu)選，所述石墨烯涂層中石墨烯片徑的D50在0.1-100μm之間。

作為優(yōu)選，所述極耳結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)針、金屬帶、金屬箔、金屬網(wǎng)中的一種或多種形式的引出端形成焊接或鉚接結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選，所述石墨烯涂層采用粘接劑涂覆、氣相沉積或預(yù)涂覆涂層后在惰性氣氛下200-600℃熱處理的方式附著在極耳箔材表面。

本發(fā)明還提供一種適應(yīng)大功率工作的石墨烯涂層電池極耳結(jié)構(gòu)的制造方法，包括將集流體箔材中央制成極片，然后在該集流體箔材左右側(cè)預(yù)留極耳，再在該極耳區(qū)域附著形成石墨烯涂層。

作為優(yōu)選，所述石墨烯涂層在極片電極材料層涂覆前或涂覆后形成。

作為優(yōu)選，包括制備石墨烯漿料，在極耳區(qū)域涂覆石墨烯漿料形成石墨烯涂層。

作為優(yōu)選，所述石墨烯漿料由石墨烯與丁苯橡膠、羧甲基纖維素鈉、聚偏氟乙烯、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂中的至少一種粘結(jié)劑按比例在溶劑中混合分散制成。

作為優(yōu)選，所述石墨烯涂層中的石墨烯可用碳納米管、石墨微粉、碳纖維、炭黑、活性炭中至少一種部分或全部代替。

從以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明通過在箔材極耳上附著石墨烯涂層作為保護(hù)，可防止或減緩極耳在大功率工作發(fā)熱條件下箔材表面氧化膜的生長增厚。

附圖說明

圖1是本發(fā)明極耳結(jié)構(gòu)的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合圖1詳細(xì)介紹本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

本發(fā)明提出一種適應(yīng)大功率工作的石墨烯涂層電池極耳結(jié)構(gòu)，包括鋰離子電池、超級(jí)電容器或鋰離子電容的極片上無電極材料層的極耳箔材1，該極耳箔材表面附著有石墨烯涂層2，通過在箔材極耳上附著石墨烯涂層作為保護(hù)，來防止或減緩極耳在大功率工作發(fā)熱條件下箔材表面氧化膜的生長增厚。其中石墨烯涂層的厚度為0.01-3μm，不會(huì)明顯影響極耳與金屬導(dǎo)針、金屬帶、金屬箔和金屬網(wǎng)等任一形式的引出端的焊接，涂層厚度在保證覆蓋的情況下優(yōu)選更薄的厚度。石墨烯的片徑的D50在0.1-100μm之間，更優(yōu)選的偏向大片徑的粒徑范圍，薄而寬的石墨烯可以有效的覆蓋極耳箔材的表面，減少其與外部環(huán)境的接觸，有效保護(hù)箔材，降低其表面氧化膜的生長速度。