(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811136770.3
(22)申请日 2018.09.28
(71)申请人 桑顿新能源科技有限公司
地址 411100 湖南省湘潭市九华示范区奔
驰西路78号
(72)发明人 赵春阳 娄忠良 李瑞法
(74)专利代理机构 长沙楚为知识产权代理事务
所(普通合伙) 43217
代理人 李大为
(51)Int.Cl.
H01M 4/66(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种涂碳铝箔及其制备方法，
所述涂碳铝箔包括铝箔本体，所述铝箔本体依次
的制备方法，包括以下步骤：S1：对铝箔本体进行
预处理；S2：将粘结剂和溶剂混合搅拌均匀，然后
加入两种或多种导电剂，混合均匀，得到复合导
电浆料；S3：将复合导电浆料装入静电纺丝装置
中，对铝箔进行喷涂，然后烘干得到第一层复合
涂炭铝箔；S4：将粘结剂和溶剂混合搅拌均匀，加
入CNT导电剂，混合均匀得到CNT导电浆料；S5：将
CNT导电浆料装入静电纺丝装置中，在第一层复
合涂炭铝箔上喷涂CNT导电层，烘干得到涂炭铝
箔。本发明制备的双层涂覆涂炭铝箔提高了导电
剂与铝箔本体的导电性能、倍率性能和循环性
能。权利要求书1页 说明书4页 附图3页CN 109411762 A 2019.03.01
C N 109411762
A
1.一种涂碳铝箔，其特征在于，包括铝箔本体，所述铝箔本体依次向外的复合导电层和CNT导电层。
2.根据权利要求1所述的涂碳铝箔，其特征在于，所述复合导电层的厚度为0.1～4μm。
3.根据权利要求1所述的涂碳铝箔，其特征在于，所述CNT导电层的厚度为0.1～4μm。
4.根据权利要求1-3任一所述的涂碳铝箔，其特征在于，所述复合导电层为CNT、石墨、炭黑、乙炔黑、石墨烯和VGCF中的两种或多种复合而成。
5.一种如权利要求1所述的涂炭铝箔的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对铝箔本体进行预处理；
S2：将粘结剂和溶剂混合搅拌均匀，然后加入两种或多种导电剂，混合均匀，得到复合导电浆料；
S3：将复合导电浆料装入静电纺丝装置中，对铝箔进行喷涂，然后烘干得到第一层复合涂炭铝箔；
S4：将粘结剂和溶剂混合搅拌均匀，加入CNT导电剂，混合均匀得到CNT导电浆料；
S5：将CNT导电浆料装入静电纺丝装置中，在第一层复合涂炭铝箔上喷涂CNT导电层，烘干得到涂炭铝箔。
6.根据权利要求5所述的涂炭铝箔的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚烯烃类、聚乙烯醇、聚丙烯酸和聚氨酯中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的涂炭铝箔的制备方法，其特征在于，所述溶剂为离子水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、异丙醇中的一种或多种。
8.根据权利要求5所述的涂炭铝箔的制备方法，其特征在于，所述铝箔本体的预处理是指使用醋酸等除去铝箔表面污垢、杂质。
9.根据权利要求5所述的涂炭铝箔的制备方法，其特征在于，静电喷涂电压为15-20kV，溶液流速为0.5-3mL ·h -1，静电纺丝喷头与铝箔的距离为0.5-10cm。
10.根据权利要求5-9任一所述的涂炭铝箔的制备方法，其特征在于，所述复合导电浆料固含量为5％-30％，所述CNT导电浆料固含量为2％-25％，浆料粘度为10-300mPa ·S，粘结剂含量为1-10％。
权 利 要 求 书1/1页CN 109411762 A
一种涂炭铝箔及其制备方法
技术领域
[0001]本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及到一种涂炭铝箔及其制备方法。 背景技术
[0002]随着石化能源的日益枯竭，温室效应不断加剧，迫使人们不断寻一种既能减缓能源危机，又能避免对环境污染的新型环保新能源，因此锂离子电池作为电动汽车的动力。铝箔集流体在锂电池中起到附着活性物质和电子导电的功能。当前使用的涂碳铝箔中，涂炭层一般是由单层的导电石墨和碳黑颗粒构成，这层从涂炭层可以起到降低接触电阻和极化的作用。但是，随着锂电池对倍率性能和循环性能等要求的进一步提高，单一导电剂构成的单层导电涂炭层已不满足锂电池发展的需要，因此由多种导电剂构成的双层或多层涂炭层的研究已迫在眉睫。CNT(碳纳米管)具有一维“管状”结构，可以与材料形成线接触，能进一步提升电池导电性能，同时碳纳米管良好的导热性还有利于电池充放电时的散热，减少电池的极化，提高电池的高低温性能，延长电池循环寿命，将CNT用在铝箔上作为涂炭层具有极强的创新性和实用性。
[0003]中国专利(CN 106602076A)公开了一种涂炭铝箔、制备方法及应用，涂炭铝箔由铝箔，以及铝箔至少一个表面向外依次设置super P层、石墨烯层和混合导电层，所述混合导电层选自VGCF、CNT和Super P中的至少两种。第一层使用super P层，导电性能不强，三层导电层复合工艺，增加生产成本，导致散热效果不佳。
发明内容
[0004]本发明的目的在于提供一种涂炭铝箔及其制备方法，解决上述背景中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0006]一种涂碳铝箔，包括铝箔本体，所述铝箔本体依次向外的复合导电层和CNT导电层。
[0007]进一步地，所述复合导电层的厚度为0.1～4μm。
[0008]进一步地，所述CNT导电层的厚度为0.1～4μm。
[0009]进一步地，所述复合导电层为CNT、石墨、炭黑、乙炔黑、石墨烯和VGCF中的两种或多种复合而成，多种导电剂能够相互互补，提高导电剂和铝箔的导电性能。
[0010]CNT又叫碳纳米管，具有一维“管状”结构，可以与磷酸铁锂、三元和锰酸锂等材料形成线接触，能进一步提升电池导电性能，同时碳纳米管良好的导热性还有利于电池充放电时的散热，减少电池的极化。
[0011]一种涂炭铝箔的制备方法，包括以下步骤：
[0012]S1：对铝箔本体进行预处理；
[0013]S2：将粘结剂和溶剂混合搅拌均匀，然后加入两种或多种导电剂，混合均匀，得到复合导电浆料；
[0014]S3：将复合导电浆料装入静电纺丝装置中，对铝箔进行喷涂，然后烘干得到第一层复合涂炭铝箔；
[0015]S4：将粘结剂和溶剂混合搅拌均匀，加入CNT导电剂，混合均匀得到CNT导电浆料；[0016]S5：将CNT导电浆料装入静电纺丝装置中，在第一层复合涂炭铝箔上喷涂CNT导电层，烘干得到涂炭铝箔。
[0017]进一步地，所述粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚烯烃类、聚乙烯醇、聚丙烯酸和聚氨酯中的一种或多种。
[0018]进一步地，所述溶剂为离子水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、异丙醇中的一种或多种。[0019]进一步地，所述铝箔本体的预处理是指使用醋酸等除去铝箔表面污垢、杂质。[0020]进一步地，静电喷涂电压为15-20kV，溶液流速为0.5-3mL·h-1，静电纺丝喷头与铝箔的距离为0.5-10cm。
[0021]进一步地，所述复合导电浆料固含量为5％-30％，所述CNT导电浆料固含量为2％-25％，浆料粘度为10-300mPa·S，粘结剂含量为1-10％。
[0022]与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0023]1、本发明涂炭铝箔采用双层涂碳层，且复合导电层与铝箔本体相邻，提高导电剂与铝箔本体的导电性能、倍率性能和循环性能。
[0024]2、本发明在铝箔本体外侧涂覆CNT导电层，可以与磷酸铁锂、三元和锰酸锂等正极材料形成线接触，能进一步提升电池导电性能，同时碳纳米管良好的导热性还有利于电池充放电时的散热，减少电池的极化。
[0025]3、本发明采用静电喷涂法制备双层涂炭铝箔，导电浆料用量少且在铝箔上均匀分布，提高电池的能量密度、倍率性能和循环性能。
附图说明
[0026]图1为涂炭铝箔结构示意图。
[0027]图中，1-铝箔本体，2-复合导电层，3-CNT导电层
[0028]图2为使用本发明涂炭铝箔内阻对比图。
[0029]图3为使用本发明涂炭铝箔锂离子电池循环性能对比图。
[0030]图4为使用本发明涂炭铝箔锂离子电池倍率放电性能对比图。
[0031]图5为使用本发明涂炭铝箔锂离子电池倍率充电性能对比图。
具体实施方式
[0032]实施例1
[0033]一种铝箔本体，如图1所示，由内向外依次由铝箔本体1、CNT+Super P复合导电层2和CNT导电层3构成。
[0034]该涂炭铝箔的制备方法如下：
[0035]1)首先对铝箔进行预处理：使用使用醋酸等除去铝箔表面污垢、杂质等；[0036]2)将聚四氟乙烯和乙醇混合搅拌均匀，然后加入CNT和Super P导电剂，混合均匀，得到复合导电浆料。其中，复合导电浆料固含量为25％，CNT质量分数15％，Super P质量分数10％，粘结剂含量为5％，浆料粘度为250mPa·S。
[0037]3)再将导电浆料装入静电纺丝装置中，调节静电纺电压为20kV，溶液流速为2mL·h-1，静电纺丝喷头与铝箔的距离为5cm，对铝箔进行喷涂，然后烘干得到第一层复合涂炭铝箔，涂覆厚度为2μm。
[0038]4)将聚四氟乙烯和乙醇混合搅拌均匀，加入CNT导电剂，混合均匀得到CNT导电浆料，重复步骤3)，在第一层复合导电涂层上涂覆得到CNT涂层，涂覆厚度为1μm，最后得到包含复合导电涂层和CNT涂层的双层涂碳铝箔，涂覆总厚度为3μm。其中，CNT涂炭层中导电浆料固含量为15％，粘结剂含量为
4％，浆料粘度为180mPa·S。
[0039]5)按照以上步骤对铝箔背面进行涂覆，最后得到正反两面分别为3μm的双层导电涂层。
[0040]2、涂炭铝箔在锂离子正极片中的应用
[0041]将制备得到的磷酸铁锂正极浆料涂覆在制备好的涂炭铝箔上，95℃下烘干，辊压、模切、叠片后得到容量为10Ah的软包锂电池，本实施例中将其定义为实验组。
[0042]正极浆料的配比为，以质量分数计，磷酸铁锂95％，Super P 2％，PVDF3％，溶剂为N-甲基吡咯烷酮，压实密度为2.25g/cm3。
[0043]实施例2
[0044]一种铝箔本体，由内向外依次由铝箔本体、CNT+石墨烯复合导电层和CNT导电层3构成。
[0045]该涂炭铝箔的制备方法如下：
[0046]1)首先对铝箔进行预处理：使用使用醋酸等除去铝箔表面污垢、杂质等；[0047]2)将聚四氟乙烯和乙醇混合搅拌均匀，然后加入CNT和石墨烯导电剂，混合均匀，得到复合导电浆料。其中，复合导电浆
料固含量为15％，CNT质量分数5％，石墨烯质量分数10％，粘结剂含量为5％，浆料粘度为250mPa·S。
[0048]3)再将导电浆料装入静电纺丝装置中，调节静电纺电压为20kV，溶液流速为2mL·h-1，静电纺丝喷头与铝箔的距离为5cm，对铝箔进行喷涂，然后烘干得到第一层复合涂炭铝箔，涂覆厚度为1μm。
[0049]4)将聚四氟乙烯和乙醇混合搅拌均匀，加入CNT导电剂，混合均匀得到CNT导电浆料，重复步骤3)，在第一层复合导电涂层上涂覆得到CNT涂层，涂覆厚度为1μm，最后得到包含复合导电涂层和CNT涂层的双层涂碳铝箔，涂覆总厚度为2μm。其中，CNT涂炭层中导电浆料固含量为15％，粘结剂含量为5％，浆料粘度为250mPa·S。
[0050]5)按照以上步骤对铝箔背面进行涂覆，最后得到正反两面分别为2μm的双层导电涂层。
[0051]实施例3
[0052]一种铝箔本体，由内向外依次由铝箔本体、CNT+Super P+石墨烯复合导电层和CNT 导电层3构成。
[0053]该涂炭铝箔的制备方法如下：
[0054]1)首先对铝箔进行预处理：使用使用醋酸等除去铝箔表面污垢、杂质等；[0055]2)将聚四氟乙烯和乙醇混合搅拌均匀，然后加入CNT、Super P和石墨烯导电剂，混合均匀，得到复合导电浆料。其中，复合导电浆料固含量为30％，CNT质量分数15％，石墨烯质量分数10％，Super P的质量分数为5％，粘结剂含量为5％，浆料粘度为250mPa·S。
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