[发明专利]一种涂层及其制备方法、电池电极

说明书

本发明涉及一种涂层，其包括：石墨烯和聚合物，石墨烯的质量占涂层质量的20‑70％，聚合物的质量占涂层质量的30‑80％；聚合物中包含导电聚合物和非导电聚合物，导电聚合物与非导电聚合物的质量比为1～3:1，其中所述非导电聚合物能够与所述导电聚合物以任意比互溶。本发明还包括涂层的制备方法以及电池电极。电极在正常工作温度下，涂层借助聚合物的粘结力，增大电极活性物质与正极集流体间的结合力，降低内阻，并借助石墨烯增强电极活性物质的导电性。在电极温度过高时，导电聚合物导电性下降，阻抗增大，非导电聚合物发生高温膨胀加剧阻抗，切断电子通道使电池停止工作，此时石墨烯发挥其所具备的高效散热能力，促进散热，从而提高电池充放电性能及安全性能。

技术领域

本发明属于化学电源技术领域，尤其是涉及一种应用于电池电极的涂层、制备方法及包含该涂层的电极。

背景技术

随着国家对新能源汽车的大力支持与引导，新能源汽车得到了快速发展，从而使得锂离子动力电池的需求量激增，也对锂离子电池的性能提出了更高的要求。因此提高锂离子电池性能包括电性能及安全性能是行业的发展目标。电极是由集流体与涂覆在集流体上的电极活性物质组成，而提高性能的途径之一便是增加集流体与电极活性物质之间的结合力和导电性，从而降低电极活性物质与集流体之间的接触内阻(或界面内阻)，进而提高锂离子电池大电流充放电性能。同时，锂离子电池因散热不及时而导致热失控进而引发的安全问题也尤为突出。

现有技术中为了增加集流体与电极活性物质间的结合力和导电性，选择在集流体上先涂一层导电聚合物，再将导电聚合物覆盖电极活性物质。但导电聚合物仅具有导电和增加结合力的作用，不具有散热等附加功能，对缓解锂电池的热失控问题没有改善。目前为解决锂离子电池的散热问题，使用方便、适用性广、不占体积、提高电池能量密度的可散热涂层是一种比较好的选择。

为此，研究和开发一种不仅可高效散热、还能有效降低电极活性物质与集流体间接触内阻的涂层及包含该涂层的电极，将有助于改善锂离子电池的整体性能。

发明内容

为了解决现有技术的上述问题，本发明的目的是提供一种涂层以及包含该涂层的电极，借助该涂层同时实现降低电极活性物质与集流体间的内阻和提高电极散热性能的双重作用，从而提高锂离子电池大电流充放电性能，缓解锂电池的热失控，从而提高电池安全性能的作用。本发明还涉及所述涂层的制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种涂层，其包括：

石墨烯和聚合物，所述石墨烯的质量占所述涂层质量的20-70％，聚合物质量占所述涂层质量的30-80％；所述聚合物中包含导电聚合物和非导电聚合物，导电聚合物与非导电聚合物的质量比为1～3:1；其中所述非导电聚合物能够与所述导电聚合物以任意比互溶。

优选地，所述导电聚合物为聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPY)、聚 3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)中一种或几种的混合物。

优选地，所述非导电聚合物为PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PVDF (聚偏氟乙烯)中的一种或几种的混合物。

优选地，所述涂层的厚度为0.2-2μm；优选为0.4μm～0.6μm。

本发明还涉及一种涂层的制备方法，所述方法包括：

将石墨烯和聚合物混合分散在溶剂中搅拌均匀制成浓度为0.05-0.2 g/mL的浆液，将所述浆液涂布在待涂布的材料表面，烘干，在该待涂布材料表面获得涂层；所述石墨烯质量占涂层质量的20-70％，聚合物质量占涂层质量的30-80％；所述聚合物中包含导电聚合物和非导电聚合物，导电聚合物与非导电聚合物的质量比为1～3:1；其中所述非导电聚合物能够与所述导电聚合物以任意比互溶。

优选地，所述浆液是通过磁控溅射法喷涂在该待涂布材料表面，喷涂厚度为0.5μm～4μm。