[发明专利]涂覆类石墨薄膜的电池集流体及其制备方法、制备的极片

说明书

本发明公开了一种涂覆类石墨薄膜的电池集流体及其制备方法、制备的极片，对金属箔集流体表面预处理去除其表面杂质后，采用氩等离子体溅射清洗金属箔集流体表面，然后采用磁控溅射法在金属箔集流体表面涂覆类石墨薄膜，类石墨薄膜厚度约为2.0μm，氩等离子体溅射清洗金属箔集流体表面和磁控溅射法在金属箔集流体表面涂覆类石墨薄膜时，预抽真空到1.0×10^‑3Pa，氩气气体流量为15sccm，基底偏压为‑300V，气压为0.5Pa，溅射功率为200W，溅射时间为90min，靶基距离为10cm。在涂覆类石墨薄膜的电池集流体上涂覆阳极浆料后烘干形成极片。解决了现有集流体与活性物质之间的结合强度差的问题。

技术领域

本发明属于锂离子电池表面工程技术领域，涉及一种涂覆类石墨薄膜的电池集流体及其制备方法、制备的极片。

背景技术

锂离子电池是最有潜力的新能源之一，广泛用于便携式电子产品和新能源交通工具，具有重量轻、体积小、高能量密度和环境友好等优点，然而，目前对锂离子电池的循环性能和效率等的需求不断增长，需要不断探索新的提高锂离子电池循环性能和效率的方法。随着对锂离子电池的深入研究，人们开始研究集流体对电池性能的影响，集流体不仅起着承载活性物质的作用，还收集电化学反应产生的电子并将其传导至外部电路，从而实现将电化学转化成电能的过程。现有的电池制作工艺是通过粘结剂实现活性物质和集流体的结合，然而这些工艺存在以下缺点：（1）在充放电过程中，由于粘结剂的强度有限，导致集流体与活性物质之间界面结合差，活性物质容易从集流体上脱落，从而影响电池性能；（2）集流体表面与活性物质的接触面积小，导致界面电阻大，使得电池的性能变差、安全性降低；（3）集流体与电解液长期接触，导致集流体被腐蚀。针对上述问题，目前解决方法有（1）增加粘结剂用量，提高活性物质和集流体之间的接触面积和结合强度；（2）通过离子注入、酸碱刻蚀等方法将集流体表面腐蚀化，防止电解液腐蚀集流体。

但在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：粘结剂本身是一种绝缘体，增加粘结剂的用量增大了整体内阻，同样会使得电池的性能变差、安全性降低。将集流体表面腐蚀化过程中会对集流体造成一定的表面损伤，降低了集流体的力学强度。因此如何改善活性物质与集流体表面界面，来提高锂离子电池性能是关键点，目前最有效的方法是在集流体表面涂覆导电层。较为常规的是通过CVD（化学气相沉积）法在集流体表面涂覆导电层，但是CVD法需要较高的温度，不适合用于低熔点的集流体。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种涂覆类石墨薄膜的电池集流体，以解决现有集流体与活性物质之间的结合强度差的问题，以及在电池的长期循环中，集流体易被电解液腐蚀的问题。

本发明实施例的另一目的在于提供一种涂覆类石墨薄膜的电池集流体的制备方法，以解决化学气相沉积法不适合用于低熔点的集流体的问题。

本发明实施例的另一目的在于提供一种涂覆类石墨薄膜的电池集流体制备的极片。

本发明实施例所采用的技术方案是，涂覆类石墨薄膜的电池集流体，是在金属箔集流体表面涂覆类石墨薄膜形成。

进一步的，所述类石墨薄膜是通过磁控溅射法调制最佳工艺（气压、流量、偏压及溅射功率等）制备的结构致密、界面结合力强、厚度约为2.0μm。

本发明实施例所采用的另一技术方案是，涂覆类石墨薄膜的电池集流体的制备方法，具体过程为：对金属箔集流体表面预处理去除其表面杂质后，采用氩等离子体溅射清洗金属箔集流体表面，然后采用磁控溅射法在金属箔集流体表面涂覆类石墨薄膜。

进一步的，所述氩等离子体溅射清洗金属箔集流体表面和采用磁控溅射法在金属箔集流体表面涂覆类石墨薄膜时，预抽真空到1.0×10^-3Pa，氩气气体流量为15sccm，基底偏压为-300V，气压为0.5Pa，溅射功率为200W。

进一步的，所述对金属箔集流体表面预处理去除表面杂质，是采用用丙醇和乙醇擦拭金属箔集流体表面；