[發明專利]一種鎳布集流體的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201810167221.6
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108400339B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 萬厚釗;王浩;王聰;甘億;張軍
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M10/0525;H01G11/68;H01G11/70
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發明涉及一種鎳布集流體的制備方法及其應用，屬于柔性集流體技術領域。本發明的制備方法是以紗布為基底，依次將基底進行粗化、敏化活化、還原及化學鍍鎳及后處理工藝，從而使金屬導電鎳層均勻包覆在基底的纖維上，從而制得所述的鎳布集流體。本發明利用一步法敏化活化處理純棉脫脂紗布，能夠大大簡化操作程序，提高產品的合格率，且本發明采用常溫堿性化學鍍液，避免了高溫條件下鍍液不穩定，造成鍍液浪費，有利于溶液的維護，便于操作。另外，利用本發明的鎳布集流體制得的鋰離子電池和超級電容器，界面內阻小，能量密度高，贗電容高，大大提高了電池的生產效率，降低了生產成本，適用于工業化規模大生產。

技術領域

本發明屬于柔性集流體技術領域，具體涉及一種鎳布集流體的制備方法及其在柔性鋰離子電池、柔性超級電容器中的應用。

背景技術

集流體，指匯集電流的結構或零件，在鋰離子電池上主要指的是金屬箔，如銅箔、鋁箔，泛指也可以包括極耳，其功用主要是承載活性物質并將電池活性物質產生的電流匯集起來以便形成較大的電流對外輸出，因此集流體應與活性物質充分接觸，并且內阻應盡可能小為佳。

傳統鋰離子電池集流體的材料有銅、鋁、鎳和不銹鋼等金屬導體材料、碳等半導體材料以及復合材料，其中以金屬箔為主。鋰電池正極集流體采用的是鋁箔，厚度在14μm左右，負極集流體采用的銅箔，厚度在8μm左右。金屬箔具有良好的導電性能，但是在上述厚度時機械性能較差，表現為整體較脆、韌性不足，一旦受到外力沖擊或者外力變形作用，會產生不可逆痕跡甚至孔洞，影響整個電池的性能和效率，嚴重時會引發安全問題。另外，傳統集流體材料還存在價格昂貴、且生產成本高、生產效率低等缺陷。近年來，隨著個性化電子技術的快速發展，鋰離子電池、超級電容器等柔性儲能設備的發展受到了極大的關注。眾所周知，基于纖維的電極具有相對較高的機械穩定性，比其他傳統電極有更高的表面積和更輕的重量，用基于纖維/織物的低成本電極設計柔性儲能裝置，具有高的終端使用性能，具有很大的發展潛能。

申請號為201610164729.1的專利申請公開了一種導電無紡布及其制備方法和用途，先將無紡布基底置于催化劑溶液中浸泡，然后將浸泡后的無紡布基底置于金屬鍍液中進行化學沉積得到導電無紡布，再經洗滌和后處理得到最終產品。該發明制備的導電無紡布層均勻，導電性能優異，且仍具備原無紡布基底良好的柔性。用其做鋰離子電池的集流體，組裝成的超薄鋰離子電池外型輕薄，性能優異。另外，申請號為201710189749.9的專利申請公開了一種柔性集流體、包含該柔性集流體的電極及電池，其中柔性集流體包括紡織物基底和金屬導電鍍層，金屬導電鍍層包覆在紡織物基底的纖維上，金屬導電鍍層的厚度為200nm～500μm，該集流體相對于傳統金屬箔有更好的機械加工性能，可提高電池生產效率，降低生產成本，且該發明的集流體基底為高分子材料，在高溫時能夠收縮熔斷，提高電池的安全性能。其中，申請號為201610164729.1的專利采用電沉積的方法在無紡布基底上鍍覆一層金屬單質，申請號為201710189749.9的專利采用真空濺射的方法在紡織物基底上鍍覆一層金屬單質，但是這兩種方法均操作復雜，且成本昂貴，不利于電池的商業化生產。

發明內容

本發明針對背景技術中所指出的問題及現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種鎳布集流體的制備方法及其應用。

為了實現本發明上述第一個目的，發明人經過大量的試驗研究，開發出了一種鎳布集流體的制備方法，是以紗布為基底，依次將基底進行粗化、敏化活化、還原及化學鍍鎳及后處理工藝，從而使金屬導電鎳層均勻包覆在基底的纖維上，所述方法具體包含如下步驟：

(1)基底粗化：在70℃條件下，將基底材料放入粗化液中浸泡20～30min，然后用去離子水洗滌得到粗化后的基底材料，其中，所述粗化液是氫氧化鈉水溶液，所述粗化液中氫氧化鈉的濃度為150～200g/L。