[發明專利]碳納米材料復合集流體及其制備方法、電極和電池

在審

• 申請號: 202210964821.1
• 申請日: 2022-08-12
• 公開（公告）號: CN115036515A
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 何姿穎;魏飛;張晨曦
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M4/13;H01M10/0525
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 賈卿蕓

本公開提供了一種碳納米材料復合集流體及其制備方法、電極和電池，該碳納米材料復合集流體的制備方法包括如下步驟：將碳納米材料置于粉碎腔室中，向粉碎腔室中通入壓縮氣體，對碳納米材料進行氣流粉碎處理，形成碳納米粉料；于壓縮氣體的流動路徑上設置網格狀的基底，碳納米粉料在壓縮氣體的帶動下移動至基底并附著于基底上。該制備方法巧妙地利用了氣流粉碎時的氣流帶動碳納米材料運動，使其能夠在分散的狀態下直接附著于基底表面，整體制備步驟較少，實現難度低。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，特別是涉及一種碳納米材料復合集流體及其制備方法、電極和電池。

背景技術

電化學儲能是當今社會中的一個重要產業，電池又是電化學儲能產業中的主要產品。在電池中，主要參與電化學反應過程的物質被稱為活性物質。而活性物質本身導電性較差，為了確保活性物質在充放電過程中電子能夠及時導通轉移，通常還需要將活性物質設置于導體表面，該導體即集流體。

目前商用范圍最廣泛、用量最大的電池均為鋰離子電池。就鋰離子電池來說，其正極的集流體通常采用鋁箔，負極的集流體通常采用銅箔。在電極的實際制備過程中，常將活性物質與導電劑和粘結劑溶于溶劑中后調制成漿料，再將漿料涂覆于集流體上，即可形成電極。然而隨著電池性能的逐漸發展，單純的金屬箔材已經開始逐漸難以滿足實際需求，由此目前往往會考慮制備金屬與其他增強體所構成的復合材料。

然而目前雖然存在一些金屬基復合集流體，但基本都采用了液相的溶劑和分散劑，甚至還涉及原位生長的化學反應，這使得其制備工藝通常較為復雜，甚至還會對導電基材的性能和環境造成影響。

發明內容

基于此，為了在基本不影響基材本身及環境的同時，簡化復合集流體的制備工藝，有必要提供一種碳納米材料復合集流體的制備方法。

根據本公開的一些實施例，提供了一種碳納米材料復合集流體的制備方法，其包括如下步驟：

將碳納米材料置于粉碎腔室中，向所述粉碎腔室中通入壓縮氣體，對所述碳納米材料進行氣流粉碎處理，形成碳納米粉料；

于所述壓縮氣體的流動路徑上設置網格狀的基底，所述碳納米粉料在所述壓縮氣體的帶動下移動至所述基底并附著于所述基底上。

在其中一些實施例中，所述碳納米材料選自碳納米管。

在其中一些實施例中，所述碳納米管為陣列狀的碳納米管。

在其中一些實施例中，所述基底上的網孔孔徑為10μm~100μm。

在其中一些實施例中，向所述粉碎腔室中通入的壓縮氣體的氣體壓強為0.4MPa~1MPa。

在其中一些實施例中，所述粉碎腔室中還設置有過濾器，所述過濾器設置于所述粉碎腔室的出氣口處，所述基底蓋設于所述過濾器上。

在其中一些實施例中，在所述碳納米粉料附著于所述基底上之后，還包括：將所述碳納米粉料于所述基底上壓制成膜。

進一步地，一種碳納米材料復合集流體，該碳納米材料復合集流體由根據上述任一實施例所述的碳納米材料復合集流體的制備方法制備得到。

本公開的又一些實施例中還提供了一種電極，其包括電極活性材料和根據上述任一實施例所述的碳納米材料復合集流體，所述電極活性材料設置于所述碳納米材料復合集流體上。

本公開的再一些實施例還提供了一種電池，其包括正極、負極和電解質，所述正極和所述負極相對設置，所述電解質設置于所述正極和所述負極之間，所述正極和所述負極中的一個或兩個為根據上述任一實施例所述的電極。