[發明專利]一種二次電池集流體、導電漿料及其制備方法

有效

• 申請號: 201911069065.0
• 申請日: 2019-11-05
• 公開（公告）號: CN110783572B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 張晨;廖啟忠;張青青;劉順樂
• 申請（專利權）人: 廣州納諾新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M10/0525;H01B1/24;H01B13/00
• 代理公司: 廣州高炬知識產權代理有限公司 44376
• 代理人: 楊明輝

1.一種二次電池集流體，其包括金屬箔及功能涂層，其特征在于，該功能涂層是由導電漿料涂覆在金屬箔的至少一個表面上、干燥后形成的厚度為不大于500nm的功能性層狀覆蓋結構；所述涂層中單層碳納米管的長度方向分別呈特定的取向和非取向交織排列，共同形成具有強化固著、導電、導熱和高透光特性的三維網絡結構；所述的長度方向呈取向排列的磁性單層碳納米管，其底部管口連接在金屬箔的表面上、頂部管口向上、形成以取向性單層碳納米管為主體的、垂直或接近垂直于金屬箔表面的豎直陣列下層；所述的非取向單層碳納米管在長度方向上，少部分與取向性單層碳納米管交織排列，大部分在下層的上方相互交織，形成以非取向性單層碳納米管為主體的、平行或接近平行于金屬箔表面的網狀交織上層。

2.根據權利要求1所述的二次電池集流體，其特征在于，該涂層中的單層碳納米管的管徑不大于2nm，長度不大于15μm；其中取向性單層碳納米管的管徑不大于2nm，長度不大于300nm。

3.根據權利要求1所述的二次電池集流體，其特征在于，所述的涂層中長度方向呈特定的取向排列的單層碳納米管，為磁性單層碳納米管，其特定的取向排列的方向，為垂直或接近垂直于金屬箔的表面；所述涂層中長度方向呈非取向排列的單層碳納米管，為非磁性單層碳納米管，其長度方向不具有特定的排列方向，隨機排列在磁性單層碳納米管之間或其上方。

4.根據權利要求1所述的二次電池集流體，其特征在于，所述的涂層，涂覆后的部位在自然光照射下呈現可觀測的黃色或橙色，且可根據該涂層與金屬箔本身色差的變化，判斷金屬箔的涂層覆蓋率。

5.根據權利要求4所述的二次電池集流體，其特征在于，當所述涂層覆蓋率大于95％時，電池集流體相對應呈現的可觀測的標準顏色為：金屬箔為鋁箔時，涂層顏色的RAL色卡對照為RAL1015亮象牙色；金屬箔為銅箔時，涂層顏色的RAL色卡對照為RAL2012鮭魚橙色。

6.一種制備權利要求1～5之一所述二次電池集流體的導電漿料，其特征在于，該導電漿料是由單層碳納米管、分散劑、粘接劑及溶劑分散混合制得的水性漿料，且該漿料固含量為0.1～5wt％，25℃時粘度為200～1000mPa·s，pH為8～11；其中的單層碳納米管包括磁性單層碳納米管與非磁性單層碳納米管，且單層碳納米管的管徑不大于2nm，長度不大于15μm；所述的磁性單層碳納米管呈長度方向取向排列，其底部管口連接在金屬箔的表面上、頂部管口向上、形成以取向性單層碳納米管為主體的、垂直或接近垂直于金屬箔表面的豎直陣列下層；所述的非取向單層碳納米管在長度方向上，少部分與取向性單層碳納米管交織排列，大部分在下層的上方相互交織，形成以非取向性單層碳納米管為主體的、平行或接近平行于金屬箔表面的網狀交織上層。

7.根據權利要求6所述二次電池集流體的導電漿料，其特征在于，各原材料組分的重量比為單層碳納米管：粘接劑：分散劑：溶劑＝(0.02～2)：(0.05～20)：(0.02～20)：(58～99.91)；其中，所述磁性單層碳納米管：非磁性單層碳納米管＝(4～6)：(4～6)；其中所述磁性單層碳納米管的管徑不大于2nm，長度不大于300nm。

8.一種權利要求6或7所述導電漿料的制備方法，其特征在于，其包括如下步驟：

(1)制備原材料：按照原材料比例分別制備單層碳納米管、粘接劑、分散劑、溶劑；

(2)初步分散：采用先高速真空分散機，后砂磨機進行初步分散；

(3)二次分散：采用超聲處理設備以超聲共振的方式進行再次分散，并根據所處理漿料的數量，進行模塊化組合，使其中的單層碳納米管被均勻分散。

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟(2)、(3)中，在分散過程中，還包括用氨水將導電漿料的pH值調至8～11，以保持漿料的穩定性；以及對導電漿料施加雙向交變電場、促進磁性單層碳納米管的取向性移動，加快單層碳納米管整體的分散速度。