[發明專利]一種涂碳集流體及其制備方法和電化學裝置

在審

• 申請號: 202210050207.4
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114407263A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 趙高科;梁士軒;黃禎;魏瀟博;黃璟
• 申請（專利權）人: 中汽創智科技有限公司
• 主分類號: B29C43/28
• 分類號: B29C43/28;B29C43/46;B29C43/52;H01M4/66;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 劉二艷

本發明提供了一種涂碳集流體及其制備方法和電化學裝置，所述制備方法包括：(1)將碳材料和第一粘結劑進行干法混合得到混合料，將所述混合料進行第一輥壓，得到碳膜；其中，所述第一粘結劑為可纖維化的聚合物；(2)將步驟(1)所述碳膜置于集流體的至少一側表面，進行第二輥壓，得到涂碳集流體。本發明將一定比例的碳材料和可纖維化的粘結劑采用干法混合制備碳膜，并與集流體輥壓形成涂碳集流體，避免了溶劑的引入，降低了電化學裝置的生產成本，同時提高了電化學裝置的容量保持率和倍率性能。

技術領域

本發明屬于電池技術領域，涉及一種涂碳集流體及其制備方法和電化學裝置。

背景技術

鋰離子電池作為當今最重要的儲能器件之一，其應用范圍已經由電子產品、電動工具領域，逐漸擴展到新能源電動汽車、電動船舶、電動飛機、機器人、分布式能源等新興領域，這些領域普遍要求鋰離子電池具有更大的容量以及更高的能量密度、快速的充放電能力和良好的循環穩定性。目前傳統鋰離子電池的研究多集中于正極材料和負極材料，關于涂碳集流體的研究內容相對較少。

CN109888296A公開了一種鋰離子電池正極涂碳集流體的制備方法，其將集流體放置于含有納米碳粉和納米鈦粉的有機溶劑中，進行超聲，然后將超聲后的集流體放入真空沉積室進行預形核處理，使集流體表面沉積制備一層均勻致密的碳薄膜層，此方法提高了碳層的剝離強度，提高了電池的使用壽命。CN113717595A公開了一種涂炭集流體涂料及其制備方法，其采用粘結劑、分散劑、導電材料和溶劑混合得到涂炭集流體涂料，其選用的粘結劑為改性聚丙烯酸，使用此涂炭集流體涂料能夠減少集流體的腐蝕，具有很好的黏附作用。CN113394407A提供了一種二次電池用集流體及其制備方法和應用，此專利將包括含鋰正極材料、導電劑、粘結劑和溶劑的導電液涂覆在基材的表面，烘干后得到二次電池用集流體，制備得到的集流體具有較好的粘結力、柔韌性和導電性。

現有技術中采用多種方式制備涂碳集流體，但是上述技術方案在制備涂碳集流體的過程中均需引入溶劑，額外增加了烘干的工藝，提高了成本，蒸發的溶劑也會對環境產生一定的影響；同時，集流體的碳層中殘留的一部分溶劑也會降低電池的循環穩定性，影響電池的電化學性能。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種涂碳集流體及其制備方法和電化學裝置。本發明將一定比例的碳材料和可纖維化的粘結劑采用干法混合制備碳膜，并與集流體輥壓形成涂碳集流體，避免了溶劑的引入，降低了電化學裝置的生產成本，同時提高了電化學裝置的容量保持率和倍率性能。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種涂碳集流體的制備方法，所述制備方法包括：

(1)將碳材料和第一粘結劑進行干法混合得到混合料，將所述混合料進行第一輥壓，得到碳膜；

其中，所述第一粘結劑為可纖維化的聚合物；

(2)將步驟(1)所述碳膜置于集流體的至少一側表面，進行第二輥壓，得到涂碳集流體。

本發明將一定比例的碳材料和可纖維化的粘結劑采用干法混合制備碳膜，在外力作用下，第一粘結劑可形成纖維化的網狀結構，并與碳材料結合形成碳膜，無需加入溶劑；然后將制備得到的碳膜與集流體輥壓形成涂碳集流體；本發明的制備過程避免了溶劑的引入，防止溶劑殘留于碳膜中影響電化學裝置的電化學性能，提高了電化學裝置的容量保持率和倍率性能，同時省去了烘干工序，也無有害氣體排放，所需設備簡單，降低了電化學裝置的生產成本，對環境污染小。

作為本發明所述制備方法的優選技術方案，步驟(2)所述集流體為多孔集流體或無孔集流體，優選為多孔集流體。