[发明专利]一种可增强导电性的复合集流体

说明书

本发明公开了一种可增强导电性的复合集流体，涉及集流体技术领域。所述复合集流体以高分子支撑层为中心层，在其两侧依次对称地设置纳米银线增强导电层、金属层、以及石墨烯增强导电层。所述纳米银线增强导电层采用纳米银线涂覆液进行涂覆；所述纳米银线涂覆液由如下质量百分比的原料组成：纳米银线0.5～1％；水性聚氨酯改性丙烯酸酯0.05～0.5％；异丙醇10～15％；十二烷基硫酸钠0.1～0.5％；其余为水。本发明通过结合高分子支撑层、纳米银线层、金属层及石墨烯层的多层结构，各层之间相互作用，从整体上实现复合集流体的导电性能提升，可以解决锂电池复合集流体存在的阻值变大的问题。

技术领域

本发明涉及集流体技术领域，尤其是涉及一种可增强导电性的复合集流体。

背景技术

集流体是指汇集电流的结构或零件，在锂离子电池上主要指的是金属箔，如铜箔、铝箔。目前锂电池常用的集流体为复合集流体，其制备通常是在高分子基膜支撑层(如聚丙烯、聚乙烯、聚酯类等)上沉积一层厚度约1μm的金属层(铝、铜等)，使其具备一定导电能力。相比于传统铜箔或铝箔集流体来说，复合集流体具有节约金属资源，低成本，高安全性等优势。

为了进一步减少金属用量、降低成本，同时缩小复合集流体的整体厚度，让渡更多空间给活性物质，技术人员希望能降低金属箔的厚度、提高锂电池能量密度。但是根据电阻R的计算公式(R＝ρL/S，ρ是电阻率，由材料性质决定；L是长度；S是横截面积)，当复合集流体表面金属层厚度显著降低后，电阻值也会提高，例如，复合铜箔集流体的金属层由传统铜箔的4.5μm降到2μm(即高分子基膜两面各镀1μm铜层)时，相应的铜箔阻值变为传统铜箔的2.25倍。根据焦耳定律，由公式Q＝i2Rt(Q为产生的热量，i为电流，t为电流持续时间)可得出，在充、放电电流不变的情况下，复合集流体产生的热量也将变为传统铜箔的2.25倍，使电池内的温升变得更加严重，同时也会影响电池的充、放电效率。

现有技术通常利用纳米银线技术用于半导体导电材料、导电涂料、导电胶、透明导电膜等领域，但是因纳米银线薄膜不能很好地粘附在大多数基底上，所以并不完全适用于复合集流体的应用。此外，利用石墨烯等二维材料的相关技术已经存在，但常用于仅提高导电性或充当保护层作用，在集流体或复合集流体中的用途较为单一。针对复合集流体自身特性的多技术融合创新，进而提高导电性的技术未见报道。

因此，针对锂电池复合集流体存在的上述问题，并为了制备出低电阻高导电性的复合集流体，有必要开发一种可增强导电性的复合集流体。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种可增强导电性的复合集流体。本发明通过结合高分子支撑层、纳米银线层、金属层及石墨烯层的多层结构，各层之间相互作用，从整体上实现复合集流体的导电性能提升，可以解决锂电池复合集流体存在的阻值变大的问题。

本发明的技术方案如下：

一种可增强导电性的复合集流体，以高分子支撑层为中心层，在其两侧依次对称地设置纳米银线增强导电层、金属层、以及石墨烯增强导电层。

优选的，所述高分子支撑层为复合集流体的载体，厚度为3-6μm，材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯。

更优选的，所述高分子支撑层采用等离子体或双面电晕处理的方法来提高其表面张力。进一步地，采用电晕处理机进行电晕处理的电晕功率为4～8Wmin/m²。

更优选的，所述高分子支撑层采用双向拉伸制备。

优选的，所述纳米银线增强导电层的厚度为10～100纳米。进一步地，纳米银线尺寸为横向长度18～60nm。

更优选的，所述纳米银线增强导电层采用纳米银线涂覆液进行涂覆；所述纳米银线涂覆液由如下质量百分比的原料组成：