[发明专利]一种复合多孔集流体及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种用于锂离子液流电池的复合多孔集流体，其特征在于：所述复合多孔集流体由多孔电子导电层和电子绝缘层组成；电子绝缘层具有通孔并紧密复合在多孔电子导电层的单面；多孔电子导电层具有通孔、盲孔和粗糙表面；多孔电子导电层与电子绝缘层的通孔具有如下的对应关系：多孔电子导电层对应于电子绝缘层通孔位置处一定为通孔，对应于电子绝缘层非通孔位置处为通孔、盲孔或粗糙表面；多孔电子导电层的通孔孔隙率不小于电子绝缘层的通孔孔隙率。

2.如权利要求1所述的复合多孔集流体，其特征在于：所述复合多孔集流体为电子绝缘层基底单面涂覆或粘接有多孔电子导电层。

3.如权利要求2所述的复合多孔集流体，其特征在于：所述电子绝缘层是氧化-还原电位窗口宽，对正负极活性材料及电解液稳定，无孔位置可屏蔽锂离子穿过的聚合物材料；所述聚合物材料是聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚腈、聚丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯腈、丁苯橡胶、改性聚烯烃中一种或几种材料共混；所述电子绝缘层具有通孔结构，厚度为5～300μm，通孔孔隙率为30％～90％，孔径范围为0.1～2mm。

4.如权利要求2所述的复合多孔集流体，其特征在于：所述电子导电层为导电填料与粘结剂的多孔混合物，其中，导电填料的质量分数不小于70％；所述导电填料是钛粉、铜粉、铝粉、银粉、富锂硅粉、富锂锡粉类金属合金导电颗粒，或者，所述导电填料是碳黑、碳纳米管、碳纤维、石墨烯中的一种或几种；所述粘结剂为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚腈、聚丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯腈、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、改性聚烯烃、聚乙炔、聚吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚对苯撑乙烯及其衍生物、聚对苯及其衍生物、聚芴及其衍生物中的一种或几种；所述多孔电子导电层的厚度在10～1000μm之间，通孔孔隙率不小于所述电子绝缘层的通孔孔隙率，孔径范围为10nm～2mm。

5.如权利要求1所述的复合多孔集流体，其特征在于：所述复合多孔集流体为多孔电子导电层基底单面涂覆或粘接有电子绝缘层而成。

6.如权利要求5所述的复合多孔集流体，其特征在于：所述多孔电子导电层为具有通孔结构的金属导电层：所述金属导电层为金属丝或表面附有导电碳材料涂层的金属丝编织而成，网孔为方形、菱形或长方形；或者，所述金属导电层为具有通孔结构的多孔泡沫金属层；或者，所述金属导电层为多孔金属板或金属箔经机械冲压或化学腐蚀而成，网孔为圆形、椭圆形、半圆形、方形、六角形、三角形、菱形、梯形或不规则多边形；所述多孔金属板或金属箔用于正极集流层时为铝、合金铝、不锈钢或钛；所述多孔金属板或金属箔用于负极集流层时为铜、不锈钢、镀镍不锈钢、镍、钛、锡、镀锡铜、镀镍铜或镀银铜；进一步地，所述金属板或金属箔的表面涂覆有导电碳材料涂层；

或者，所述多孔电子导电层为涤纶多孔丝导电布、碳纤维导电布、金属丝与有机纤维丝混合导电布中的一种或几种；或者，所述多孔电子导电层为多孔有机导电材料，是多孔有机材料表面涂覆导电碳层或者镀金属或者浸渍碳浆而成，所述多孔有机材料包括天然棉麻、芳纶、尼龙、聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯及其它耐电解液性能良好的有机物；

或者，所述多孔电子导电层为上述任意两种或几种复合组成；

所述多孔电子导电层具有通孔结构，非通孔的区域设置盲孔或粗糙表面；所述多孔电子导电层的厚度为10～1000μm，通孔孔隙率为30％～90％，孔径范围在10nm～2mm之间。

7.如权利要求5所述的复合多孔集流体，其特征在于：所述电子绝缘层是氧化-还原电位窗口宽，对正负极活性材料及电解液稳定，可屏蔽锂离子穿过的有机或者无机绝缘材料形成的膜，所述膜的材料包括聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚腈、聚丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯腈、丁苯橡胶、改性聚烯烃，陶瓷、金属氧化物、金属氢氧化物中的一种或几种；所述电子绝缘层具有通孔结构；所述电子绝缘层的厚度在0.01～300μm，通孔孔隙率小于或等于所述电子导电层的通孔孔隙率，孔径不大于所述电子导电层的等效孔径。