[发明专利]一种金属蒸镀复合纳米纤维素膜集流体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种金属蒸镀复合纳米纤维素膜的集流体及其制备方法，包括纳米纤维素膜以及蒸镀金属层，制备方法包括如下步骤：1)将微晶纤维素与55‑65％浓硫酸混合，搅拌30‑60min，得到纳米纤维素悬浮液；2)在纳米纤维素悬浮液中加入离子水稀释到0.5‑2wt％；3)真空抽滤并真空干燥，滤膜的孔径为0.5～5μm，得到纳米纤维素膜集流体；4)将纳米纤维素膜放置到真空环境中，将金属蒸镀到纳米纤维素膜的一侧形成蒸镀金属层，所述蒸镀工艺参数为：沉积电压4‑10V；送丝量：60‑350mm/min；真空度：8×10^‑4～5×10^‑2mba；膜运转速度：3‑10m/s。本发明技术方案得到的集流体的抗张指数为80‑95N·m·g^‑1，撕裂指数为20‑25mN·m²·g^‑1，耐折度为30‑40次。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体是一种金属蒸镀复合纳米纤维素膜集流体及其制备方法

背景技术

电池能量密度的提升是近年来电池技术领域非常关注的问题，其中集流体的减薄和减重工作作为提升总体电池体积能量密度和质量能量密度的有效方式得到了广泛研究。同时，无论是动力电池领域还是可穿戴电子设备领域都对集流体的柔性和可折叠性能提出了进一步要求。

传统的纯金属集流体，一方面在减薄方面的工艺能力已接近极限，无法有效进一步提升电池能量密度；另一方面，虽然金属具有很好的延展性，但是纯金属的集流体在完全折叠后的性能有所改变，进一步影响电池的性能。

许多高分子聚合物作为基膜的复合集流体工艺得到了广泛开发，但是光滑的高分子聚合物表面不利于集流体金属直接进行蒸镀，往往还需要过渡层或者胶黏层的使用，作为非活性物质，这些添加层也会影响电池整体的能量密度。所以基膜的种类选择，以及基膜的表面性质也是需要关注的方面。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种金属蒸镀复合纳米纤维素膜集流体及其制备方法，以解决集流体金属层的粘接问题并提高电池的能量密度。

为实现上述目的，本发明的目的之一提供了一种金属蒸镀复合纳米纤维素膜集流体，包括纳米纤维素膜以及蒸镀金属层，所述纳米纤维膜由微晶纤维素酸解所得的纳米纤维素抽滤成膜而成，所述金属层为铜或铝，所述集流体的抗张指数为80-95N·m·g^-1，撕裂指数为20-25mN·m²·g^-1，耐折度为30-40次。

进一步的，所述纳米纤维素膜，其厚度为5-10μm。

进一步的，所述纳米纤维素具有≥30％w/w的半纤维素含量以及≥250的长径比。

进一步的，所述蒸镀金属层厚度为0.01～5μm。

进一步的，所述纳米纤维膜由如下方法制备得到：

1)微晶纤维素与55-65％浓硫酸混合，在室温下，搅拌30-60min，得到纳米纤维素悬浮液；

2)在纳米纤维素悬浮液中加入离子水稀释到0.5-2wt％；

3)真空抽滤并真空干燥约10-15min，滤膜的孔径为0.5～5μm。

本发明的另一目的在于提供一种前述集流体的制备方法，包括：

1)微晶纤维素与55-65％浓硫酸混合，在室温下，搅拌30-60min，得到纳米纤维素悬浮液；

2)在纳米纤维素悬浮液中加入离子水稀释到0.5-2wt％；

3)真空抽滤并真空干燥约10-15min，滤膜的孔径为0.5～5μm，得到纳米纤维素膜集流体；

4)将纳米纤维素膜放置到真空环境中，将金属蒸镀到纳米纤维素膜的一侧形成蒸镀金属层。