[發明專利]一種復合3D集流體及其制備和應用

有效

• 申請號: 201711258002.0
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN109873162B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 張華民;陳雨晴;張洪章;李先鋒;賈子陽
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M10/052
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種復合3D集流體制備方法，其特征在于：

以多孔導電材料為3D導電骨架，以親鋰性碳材料為內部填充物，采用冷凍干燥法制備的復合3D集流體；

所述多孔導電材料為泡沫鐵、泡沫鎳、泡沫銅、碳氈、碳布、碳紙中的一種或二種以上；

所述碳材料為碳納米管、石墨烯、碳納米纖維、竹炭纖維、碳化棉纖維或碳粉BP2000、KB600、 KB300、 XC-72、 Super-P、乙炔黑、活性炭中的一種或二種以上；

步驟如下：

（1）將碳材料和高分子粘結劑分散在溶劑中，碳材料和高分子粘結劑在溶液中的質量分數為1~20%，其中碳材料和高分子粘結劑的質量比為0.1~20；制備得到的漿料均勻地涂抹在多孔導電材料中，使用液氮冷凍后，再用冷凍干燥機在-5 ~ -80 oC下干燥3 ~ 48 h，得到復合3D集流體前驅體；

（2）將上述前驅體置于管式爐中，在300 ~ 1000oC煅燒2~48 h，以碳化前驅體內高分子粘結劑，制得復合3D集流體；復合3D集流體中碳材料的質量含量為0.1 ~ 90 %。

2.按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于：

所述高分子粘結劑為聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、羧甲基纖維素、丁丙橡膠、環糊精、聚四氟乙烯、聚環氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或者二種以上；

所述溶劑為水、乙腈、二甲基亞砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、甲醇、乙醇、丙酮、乙二醇、環己烷、石油醚中的一種或二種以上；

所述煅燒氣氛為Ar，N₂，H₂體積含量1-10%的H₂與Ar混合氣，或NH₃體積含量1-60%的NH₃和Ar混合氣。

3.一種權利要求1-2任一制備方法制備獲得的復合3D集流體。

4.按照權利要求3所述的復合3D集流體，其特征在于：

復合3D集流體比表面為20 ~ 3000 m²/g，孔體積為0.1 ~ 10 cm³/g，密度為0.1 ~ 300g/cm³。

5.一種權利要求3 或4所述的復合3D集流體的應用，其特征在于：

所述復合3D集流體應用于鋰金屬電池。