[發明專利]一種柔性集流體及其制備方法和鋰離子電池

有效

• 申請號: 202011193654.2
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112151809B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 聶榮健;呂睿;李樹人
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M10/0525
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司 11659
• 代理人: 王巖

本發明提供了一種柔性集流體及其制備方法和鋰離子電池。所述柔性集流體包括導電體和支撐體。所述制備方法包括：將導電體原料與支撐體混合，進行反應，固液分離并將得到的固體在保護性氣體中熱解，得到所述柔性集流體。本發明提供的柔性集流體單位面積質量小、界面電阻小、導電性強并且可彎曲。該柔性集流體能為電子和離子提供良好的傳輸通道，能為電化學反應提供更多的活性位點，能吸收和儲存更多的電解液。該柔性集流體多孔、柔性的特點能加強活性材料與集流體的結合強度，能有效的緩解充放電過程中的體積效應，有利于提高電極的循環性能。

技術領域

本發明屬于電池技術領域，涉及一種集流體及其制備方法和鋰離子電池，尤其涉及一種柔性集流體及其制備方法和鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池的變革改變了現代社會，它是一種化學能與電能互相轉化的儲能裝置，主要通過Li⁺在正負極之間的可逆脫嵌實現。隨著鋰離子電池在電動汽車上的應用，人們對其快速充放電能力的要求越來越高。電池極片的導電性直接影響電池的輸出功率。集流體在電池中主要起匯集電流的作用，為電子提供通道，加速電荷轉移，提高充放電倍率。其需具有電導率高、質量輕、機械強度高、內阻低以及與活性物質接觸電阻小等特點。目前，鋰離子電池常用鋁箔和銅箔作為正負極集流體，由于箔材的機械強度較差，并且活性材料與集流體的結合力也顯不足，在發生形變和持續的充放電時，活性涂層易與集流體剝離，無法滿足柔性電池的要求。近年來，很多柔性的電極采用碳納米管紙、石墨烯膜等柔性的、超強導電性的碳材料為集流體，這種集流體在充分發揮集流體功能的同時，較之傳統的金屬集流體更輕。目前柔性電極的制備方法主要有抽濾制膜法、原位生長法和涂覆法。

動力電池常用的正極集流體采用鋁箔，活性物質一般采用磷酸鐵鋰或三元材料。但活性物質中需要加入較多的碳類導電劑，并且活性物質與集流體之間的結合力也較弱，電池的快速充放電能力和循環性能有待進一步提高。因此，一種高導電性穩定的集流體材料亟待開發。

CN111661838A公開了輕質高導電柔性鋰電池集流體材料及其制備方法和應用，制備方法包括以下步驟：1.將氧化石墨烯濾餅分散于去離子水中后，經過1-12小時旋轉后獲得氧化石墨烯凝膠；2.將氧化石墨烯凝膠制成厚度為50-150μm的氧化石墨烯凝膠膜，然后將氧化石墨烯凝膠膜放置在室溫下自然干燥，得到氧化石墨烯膜；3.將氧化石墨烯膜置于高溫爐中，在Ar氣氛的高溫爐中緩慢加熱至1300℃，維持2小時后緩慢升溫至3000℃，在3000℃下保持1小時后得到輕質高導電還原氧化石墨烯膜。但是該方案得到的集流體產品在電化學性能上仍有待提高。

發明內容

針對現有技術中存在的單位面積質量大、集流體和電極材料之間界面電阻大等不足，本發明的目的在于提供一種柔性集流體及其制備方法和鋰離子電池。本發明提供的柔性集流體單位面積質量小、界面電阻小、導電性強并且可彎曲。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種柔性集流體，所述柔性集流體包括導電體和支撐體。

本發明提供的柔性集流體能為電子和離子提供良好的傳輸通道，能為電化學反應提供更多的活性位點，能吸收和儲存更多的電解液，多孔、柔性的特點能加強活性材料與集流體的結合強度，能有效的緩解充放電過程中的體積效應，有利于提高電極的循環性能。

本發明提供的柔性集流體中導電體用于傳輸電子和離子，支撐體用于保持集流體的外形結構。本發明提供的柔性集流體通過將普通集流體的導電和保持結構這兩項功能分別用不同的功能結構來完成，使得本發明的柔性集流體重量輕，導電性好，從而降低了電池直流內阻、提高了庫倫效率，同時本發明提供的集流體還具有良好的可彎曲性。

以下作為本發明優選的技術方案，但不作為對本發明提供的技術方案的限制，通過以下優選的技術方案，可以更好的達到和實現本發明的技術目的和有益效果。