[发明专利]一种高压锂离子电池集流体、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种高压锂离子电池集流体、制备方法及应用，将碳基材料分散进分散剂‑醇溶液中，超声混合，得到碳基材混合液；在碳基材混合液中加入浆料溶剂，加热蒸发溶剂后，得到碳基浆料；将碳基浆料复合到正极集流体上，热退火，得到在正极集流体上附着有保护层的高压锂离子电池集流体。将正极集流体表面包裹一层碳基材料，通过碳的电化学稳定来达到集流体被腐蚀的问题，最终达到高电压锂离子电池的稳定运行。

技术领域

本发明涉及电化学技术领域锂离子电池正极材料，具体涉及制备高压锂离子电池集流体的方法及其集流体及应用。

背景技术

锂离子电池自从1901年被应用，到目前已正式被应用到产业化的生产中，研究者对正极、负极以及电解液正在进行快速的更新改良，但是对于集流体的研究没有大的进展，尤其是随着高压锂离子电池正极的出现，未出现完全匹配高压锂离子电池的集流体。所以，耐高电压的集流体仍需面临挑战。在高电压时，铝作为正极集流体，极易被腐蚀为凹坑，甚至逐渐剥离活性物质，失去集流体的作用。所以即使使用铝作为正极集流体，表面的改性尤为重要。锂金属活性非常高，导致在高电压下的集流体稳定性尤为重要，所以寻找合适的材料也是解决集流体问题的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备高压锂离子电池集流体的方法，通过将碳基材料分散进分散剂-醇溶液中制备碳基材混合液，碳基材混合液制备得到碳基浆料；将碳基浆料复合到正极集流体上，将正极集流体表面包裹一层碳基材料，通过碳的电化学稳定来达到集流体被腐蚀的问题，最终达到高电压锂离子电池的稳定运行。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。

本发明一方面，提供了一种制备高压锂离子电池集流体的方法，包括以下步骤：

S1：按照质量比1：(100～500)将碳基材料分散进分散剂-醇溶液中，超声混合，得到碳基材混合液；

S2：按照质量比1：(10-70)在碳基材混合液中加入浆料溶剂，加热蒸发溶剂后，得到碳基浆料；

S3：将碳基浆料复合到正极集流体上，热退火，得到在正极集流体上附着有保护层的高压锂离子电池集流体。

优选的，所述碳基材料为石墨烯、石墨炔、碳纳米管和导电炭黑中的一种或多种。

优选的，所述分散剂-醇溶液为分散剂与醇按照质量比1：(10-70)混合制备而成。

优选的，所述分散剂-醇溶液中醇为甲醇、乙醇、乙二醇和异丙醇一种或多种的组合。

优选的，所述分散剂为甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、醋酸纤维素和硝酸纤维素中的一种或多种的组合。

优选的，所述碳基材料与分散剂-乙醇溶液超声时间为10-30min。

优选的，所述浆料溶剂为环己酮、松油醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、乳酸乙酯、乙酸辛酯和二乙二醇二甲醚中的一种或多种的组合。

优选的，加热温度为60-150℃，时间为0.5-1h。

优选的，所述正极集流体包括单面光金属、双面光金属或粗糙或碳材；所述金属为铝箔、不锈钢箔、镍箔或铜箔中一种；所述碳材为碳布或碳纸中一种。

优选的，所述碳基材料保护层通过墨汁浆料刮涂，旋涂或喷涂的方式进行复合；采用刮涂复合得到正极集流体厚度为1-20μm，采用旋涂复合得到正极集流体厚度为50nm-1μm，采用喷涂复合得到正极集流体厚度为20-800nm。

优选的，热退火温度为300-500℃，时间为0.5-2h。

本发明另一方面，提供了一种所述方法制备得到的高压锂离子电池集流体。