[发明专利]一种折叠式石墨烯集流体及制备方法与锂离子电池

说明书

本发明涉及一种改善极片电阻，降低电池内阻，提升集流体与活性物质的接触面积比，提升电池比能量密度，降低电池成本的折叠式石墨烯集流体及制备方法与锂离子电池，将编织状集流体与现有涂层集流体结合的新型集流体，在光箔集流体上涂覆第一层活性物质，然后将编织状集流体折叠嵌入活性物质中，然后再涂覆一层活性物质；同时编织状集流体表面做导电改性处理；从这两个方面提升活性物质与集流体的接触面积及结合力，改善极片电阻，从而大大降低电池内阻；同时降低箔材、导电剂及粘结剂的使用量，提升电池比能量密度，降低电池成本。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，涉及一种集流体与锂离子电池，尤其涉及一种改善极片电阻，降低电池内阻，提升集流体与活性物质的接触面积比，提升电池比能量密度，降低电池成本的折叠式石墨烯集流体及制备方法与锂离子电池。

背景技术

随着人类社会的快速发展，大量自然资源被开发使用，因此不可避免的会出现资源短缺以及环境污染等问题，而为了应对这一难题，缓解能源短缺与环境污染等问题，新能源行业得到迅速发展。锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、安全稳定性好、无记忆效应、环境友好等优点，因此被广泛应用于电动新能源汽车、消费电子产品以及储能领域。近年来，由于政府和市场的引导和需求，电动汽车行业迅猛发展，对锂离子电池的需求大大增加，因此锂离子电池行业发展十分迅速。目前，人们对锂离子电池的能量密度要求越来越高，因此如何提高锂离子电池能量密度是锂电行业研究人员需要面临的一个重要挑战。

锂离子电池用箔材主要是铜箔或者铝箔，集流体的作用即快速传递电子，因此集流体与活性物质的粘结力及接触面积决定了电池的性能表现。同时，为了提高活性物质的导电能力，添加各种导电剂，如石墨烯，炭黑，石墨等。

当前锂离子电池所用的集流体通常为光箔集流体和涂层集流体，这两种集流体与活性物质的粘结性能差，活性物质与集流体的电子转移电阻大；为了解决粘结力，活性物粘结剂的使用量多，降低活性物质的导电性，提升电池的内阻，为了提升材料的导电性，添加各种导电剂，降低电池比能量密度；同时集流体在锂电池的应用成本占比居高不下，电池的价格竞争优势受阻。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有集流体成本高、集流体与活性物质接触面积受限的缺陷提供一种改善极片电阻，降低电池内阻，提升集流体与活性物质的接触面积比，提升电池比能量密度，降低电池成本的折叠式石墨烯集流体。

本发明第二个目的是为了提供该折叠式石墨烯集流体的制备方法。

本发明第三个目的是为了提供该包含该集流体的锂离子电池。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种折叠式石墨烯集流体，包括涂层集流体，与涂层集流体相结合的编织状集流体；所述编织状集流体上具有编织部与多个非编织部，所述涂层集流体上具有涂层部、非涂层部与极耳部；其中，所述非编织部与所述非涂层部固定。

作为本发明的一种优选方案，所述编织部包括第二编织部与两个面积相同的第一编织部；所述非编织部位于第二编织部的两侧，所述第一编织部位于其中一个非编织部远离第二编织部的一侧；或者第一编织部与非编织部对称设置于第二编织部的两侧。

作为本发明的一种优选方案，所述涂层部的面积与第二编织部的面积相同，所述非编织部与所述非涂层部的面积相同，所述第一编织部的面积等于所述非编织部与第二编织部的面积之和。

一种折叠式石墨烯集流体的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

1)编织状集流体制备：选取直径为R的金属丝和长宽高m*n*h的铝箔，编织成长为a，宽为b的网状结构，记为集流体X1；先对X1做表面喷涂石墨烯溶液，进行干燥，记为集流体X2；然后将X2经过导电纤维丝溶液雾化区中，进行干燥，得到集流体X3；