[發明專利]一種聚合物三維集流體、制備方法及應用

在審

• 申請號: 201810332123.3
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108666580A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 何亞菲;黃杰;李文俊;俞會根
• 申請（專利權）人: 北京衛藍新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/70
• 分類號: H01M4/70;H01M4/13;H01M10/0525
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所 11309
• 代理人: 陳霽

本發明公開了一種聚合物三維集流體、制備方法及應用，該制備方法包括：將聚合物溶于溶劑中，制得濃度為1wt％?50wt％的溶液；將溶液置于磁力攪拌器上攪拌至均勻；將攪拌均勻的溶液置于室溫完全冷卻，得到紡絲液；將紡絲液裝入儀器設備中，將其安裝，把靜電紡絲設備連接好，在接收屏上放好集流體，調節流速、電壓和腔體溫度，制備出聚合物三維集流體。該方法通過靜電紡絲技術獲得涂膠集流體，工藝簡單，但對于解決易脫粉問題效果顯著，將制備的聚合物三維集流體應用在電池中，增加了電池的循環性，通過多孔的聚合層，有利于正負極和集流體的電子接觸，提高了電池的倍率性能。

技術領域

本發明涉及新能源技術領域，尤其涉及一種聚合物三維集流體、制備方法及應用。

背景技術

靜電紡絲制備纖維工藝，是將聚合物溶液或熔體在強電場中進行噴射紡絲。在電場作用下，針頭處的液滴會由球形變為圓錐形，并從圓錐尖端延展得到纖維細絲。這種方式可以生產出納米級直徑的聚合物細絲。

靜電紡絲的優點,制備的纖維過濾材料的過濾效率會隨著纖維直徑的降低而提高，因而，降低纖維直徑成為提高纖維濾材過濾性能的一種有效方法。靜電紡纖維除直徑小之外，還具有孔徑小、孔隙率高、纖維均一性好等優點，使其在氣體過濾、液體過濾及個體防護等領域表現出巨大的應用潛力。靜電紡纖維能夠有效調控纖維的精細結構，結合低表面能的物質，可獲得具有超疏水性能的材料，并有望應用于船舶的外殼、輸油管道的內壁、高層玻璃、汽車玻璃等。但是靜電紡纖維材料若要實現在上述自清潔領域的應用，必須提高其強力、耐磨性以及纖維膜材料與基體材料的結合牢度等。具有納米結構的催化劑顆粒容易團聚，從而影響其分散性和利用率，因此靜電紡纖維材料可作為模板而起到均勻分散作用，同時也可發揮聚合物載體的柔韌性和易操作性，還可以利用催化材料和聚合物微納米尺寸的表面復合產生較強的協同效應，提高催化效能。靜電紡納米纖維具有較高的比表面積和孔隙率，可增大傳感材料與被檢測物的作用區域，有望大幅度提高傳感器性能。

缺點在需要制備大于6μm以上厚度靜電紡絲層時靜電紡絲效率低(速度小于1m/s)，而鋰離子電池涂覆極片速度快(在50m/s左右)，導致將靜電紡絲技術應用在在量產電池時工藝速度匹配差，即生產效率低，使得其應用得到極大限制。

同時，電池在工作過程中，正負極顆粒會存在膨脹，導致和集流體接觸會變差，長循環過程中存在脫粉，為了解決正負極材料在充放電過程中脫粉的問題，人們通過在集流體表面涂覆具有粘附性的聚合物，由于聚合物是電子絕緣，在集流體表面涂覆聚合粘結劑，會使活性物質和集流體的電子電阻會變大，通過在聚合物中加入導電碳，使集流體涂層同時具備粘結性和電子導電性，為了提高電芯能量密度，需降低非活性物質量，人們采用凹版的技術，成功制備出3μm涂炭集流體，解決了正負在循環過程中的涂粉問題；聚合物中加入導電添加劑雖然能提高電子導通，但和未涂覆聚合涂層相比電子導電性仍有一定下降。

發明內容

本發明的目的在于針對現有鋰電池技術中存在的易脫粉問題，本發明提供了一種聚合物三維集流體、制備方法及應用。該方法通過靜電紡絲技術獲得涂膠集流體，工藝簡單，但對于解決易脫粉問題效果顯著。

為實現發明目的，本發明所采用的技術方案是：

第一方面，本發明提供了一種聚合物三維集流體的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

將聚合物溶于溶劑中，制得濃度為1wt％-50wt％的溶液；

將溶液置于磁力攪拌器上攪拌至均勻；

將攪拌均勻的溶液置于室溫完全冷卻，得到紡絲液；

將紡絲液裝入儀器設備中，將其安裝，把靜電紡絲設備連接好，在接收屏上放好集流體，調節流速、電壓和腔體溫度，制備出聚合物三維集流體。