[发明专利]复合集流体及其制备方法、电极和锂离子电池

说明书

本发明涉及一种复合集流体及其制备方法、电极和锂离子电池，其中复合集流体包括集流体及形成于集流体的表面涂层，表面涂层包括纳米铋、纳米氧化铋、粘结剂和导电剂。上述复合集流体的表面涂层中的纳米铋为纳米量级，能够增加集流体与活性材料层中的活性物质的接触面积，进而减小界面内阻，从而提高电池容量的稳定性；且纳米铋的熔点低，能够在锂离子电池受热时熔断，切断活性物质与集流体的接触，从而切断导电通路避免进一步热失控。纳米铋和纳米氧化铋的相容性好，复合集流体中具有阻燃作用的纳米氧化铋在锂离子电池受热温度升高时，可与纳米铋协同实现抑制电池燃烧、起到防止锂离子电池爆炸的作用，进而提高了电池的安全性能。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特比是涉及一种复合集流体及其制备方法、电极和锂离子电池。

背景技术

随着新能源行业的迅猛发展，对电化学设备的要求也日益提高。一方面要求较高的能量密度、快速充放电等电化学性能；另一方面追求较高的安全性能。集流体是锂离子电池中重要的组成部分，是指承载正极或负极活性物质的力学载体，同时可以为电子提供迁移通道。目前的锂离子电池集流体多为铜箔和铝箔，基于此制得的锂离子电池的电池容量稳定性有待提高；此外，目前的锂离子电池在高温的环境下存在易爆的问题，因此其环境存放的温度最好在35℃以下。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够提高锂离子电池的电池容量稳定性及安全性能的集流体。

本发明的一个方面，提供了一种复合集流体，包括集流体及形成于所述集流体的表面涂层，所述表面涂层包括纳米铋、纳米氧化铋、粘结剂和导电剂。

在其中一个实施例中，所述纳米铋、所述纳米氧化铋、所述粘结剂和所述导电剂的质量比为(6～8):(0.5～1.5):(0.1～0.5):(0.1～0.5)。

在其中一个实施例中，所述纳米铋的粒径为5nm～100nm；所述纳米氧化铋的粒径为10nm～100nm。优选地，纳米铋及纳米氧化铋的比表面积为1～50m²/g。

在其中一个实施例中，所述表面涂层的厚度不超过2微米。

在其中一个实施例中，所述粘结剂选自丁苯橡胶、丙烯酸树脂、羧甲基纤维素、聚四氟乙烯乳液、聚偏氟乙烯及聚乙烯醇中的至少一种；

所述导电剂选自碳黑、乙炔黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、科琴黑、SP及KS-6中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述集流体选自铝箔、泡沫镍、镍箔、镍网、铜网、铜箔、不锈钢网、不锈钢冲孔钢带、不锈钢箔、钛箔、钛网、铅箔、铅布、石墨化碳布及石墨烯布材料中的至少一种。

本发明的另一个方面，提供了一种复合集流体的制备方法，包括以下步骤：

将纳米铋、纳米氧化铋、粘结剂和导电剂在溶剂中混合，得到浆料；

将所述浆料涂覆于集流体的表面，烘干，得到复合集流体。

本发明的另一个方面，提供了一种电极，包括上述任一项所述的复合集流体及形成于所述复合集流体的所述表面涂层上的活性材料层。

在其中一个实施例中，所述电极为锂离子电池用电极；所述电极为正极，所述活性材料层含有三元正极材料；或所述电极为负极，所述活性材料层含有石墨负极材料。

本发明的另一个方面，提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池的正极和负极中的至少一种为上述任一项所述的电极。