本发明涉及锂离子电池领域,具体公开了一种提升极片剥离强度的涂碳铜箔及其制备方法。
背景技术:
1、锂离子电池循环性能好、能量密度大、输出电压高、自放电小,被广泛应用于3c数码,储能及汽车动力等领域。随着以锂离子电池为动力的电动汽车的高速发展,对锂离子电池的安全性、倍率性能和能量性的要求越来越高。
2、集流体是锂离子电池的重要组成部分,对电极、电解液起支撑保护作用。锂离子电池负极集流体的材料一般是铜箔,它具有延展性好、内阻小、易加工等优点。但是由于铜箔表面比较光滑,接触面较小,与负极材料的粘结性较差,使得界面接触电阻大,导致电池在电池使用过程中电性能有所降低。因此,针对铜箔的改性研究工作受到人们更多的关注。
3、cn108258249a公开了一种集流体涂层、浆料及其制备方法、电池极片和锂离子电池,所述集流体涂层,其组成包括导电剂、导电隔热材料和粘结剂。采用该技术方案提供的集流体涂层制作的锂离子电池安全性高且具有较好的电化学性,但粘结性仍有待加强。因此,提供一种提升极片剥离强度的涂碳铜箔及其制备方法,解决负极片辊压后剥离强度低的问题具有重要意义。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种提升极片剥离强度的涂碳铜箔及其制备方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种提升极片剥离强度的涂碳铜箔的制备方法:所述涂碳铜箔的制备方法包括以下步骤:s1:将去离子水与粘结剂混合,制备固含量(粘结剂含量)为10~25%的低固含胶液;
3、s2:加入一半的导电剂,2000~2600rpm/min高速分散30~60min;
4、s3:加入剩下一半的导电剂,2000~2600rpm/min高速分散120~150min;
5、s4:加入润湿剂,10~15rpm/min低速搅拌30~45min,出料,得浆料;
6、s5:将浆料均匀涂覆至铜箔,得到涂碳铜箔。
7、较为优化地,所述粘结剂为改性聚丙烯酸,由聚乙烯醇与丙烯酸聚合得到;具体包括以下步骤:取聚乙烯醇和去离子水,常温下搅拌溶解;加入丙烯酸、引发剂h2so4溶液(10mol/l),惰性气体保护下搅拌反应,后处理(中和,以去离子水调节粘度),得到粘结剂。
8、较为优化地,所述聚乙烯醇与丙烯酸的质量比为(5~6):(4~5);去离子水添加量为聚乙烯醇的10~15倍,引发剂h2so4溶液加入量为去离子水质量的0.5~2%。
9、较为优化地,所述粘结剂的粘度为400~1500mpa.s。
10、较为优化地,所述导电剂包括炭黑、石墨烯中的一种或多种;所述炭黑的粒径为1~50μm;所述石墨烯的比表面积为30~100m2/g;所述润湿剂包括聚醚硅氧烷、改性聚醚硅氧烷、醇类试剂中的一种或多种。
11、较为优化地,所述粘结剂与导电剂的质量比为(2~6):(1~5);润湿剂的加入量为浆料质量的0.03%。
12、较为优化地,所述铜箔厚度为5~8µm;浆料的涂覆量为:0.4g/m2~0.8g/m2。
13、较为优化地,浆料的涂覆量为0.5g/m2。
14、较为优化地,所述粘结剂的制备包括以下步骤:步骤一:取4'-羟基联苯基-4-羧酸、二羟基硬脂酸、乙醇、引发剂h2so4溶液,搅拌均匀,充入惰性气体,惰性气体保护下加热反应,除去溶剂,得添加剂;
15、步骤二:取聚乙烯醇、去离子水、乙醇,常温下搅拌溶解;加入添加剂、丙烯酸、引发剂h2so4溶液,搅拌均匀,充入惰性气体,惰性气体保护下加热反应,后处理(中和,除去乙醇),(以去离子水)调粘度为1000~1500mpa.s,得到粘结剂。
16、较为优化地,所述添加剂包括以下原料,按质量份数计:8~10份4'-羟基联苯基-4-羧酸、15~20份二羟基硬脂酸、80~100份乙醇、1~1.5份引发剂h2so4溶液;所述粘结剂包括以下原料,按质量份数计:5~6份聚乙烯醇、80~100份去离子水、40~50份乙醇、0.5~1份添加剂、4~5份丙烯酸、1~1.5份引发剂h2so4溶液。
17、与现有技术相比,本发明所达到的有益效果是:提高了负极片辊压后剥离强度,涂碳层耐水效果好,且生产成本低、维修成本低,利于推广使用;
18、本发明粘结剂中,增加了添加剂,添加剂由4'-羟基联苯基-4-羧酸、二羟基硬脂酸复合得到,一方面,该添加剂有疏水性质,加入后调节了粘结剂的亲疏水性,使其对导电剂具有分散作用,均匀的分散有助于提高剥离强度、降低穿透电阻;另一方面,该添加剂引入苯基以及长链结构,有助于提高涂碳层的力学性能,进一步避免涂层脱落,同时,添加剂中含有多个活性基团,可改善粘结剂的交联情况,提高剥离强度、降低穿透电阻;粘结剂中添加剂的加入量不宜过多,否则影响粘结剂在水中的溶解性;添加剂中原料的加入量也需控制,以确保涂炭层的力学性能。
1.一种提升极片剥离强度的涂碳铜箔的制备方法,其特征在于:所述涂碳铜箔的制备方法包括以下步骤:s1:将去离子水与粘结剂混合,制备固含量为10~25%的低固含胶液;
2.根据权利要求1所述的一种提升极片剥离强度的涂碳铜箔的制备方法,其特征在于:所述粘结剂为改性聚丙烯酸,由聚乙烯醇与丙烯酸聚合得到;具体包括以下步骤:取聚乙烯醇和去离子水,常温下搅拌溶解;加入丙烯酸、引发剂h2so4溶液,惰性气体保护下搅拌反应,后处理,得到粘结剂。
3.根据权利要求2所述的一种提升极片剥离强度的涂碳铜箔的制备方法,其特征在于:所述聚乙烯醇与丙烯酸的质量比为(5~6):(4~5)。
4.根据权利要求2所述的一种提升极片剥离强度的涂碳铜箔的制备方法,其特征在于:所述粘结剂的粘度为400~1500mpa.s。
5.根据权利要求1所述的一种提升极片剥离强度的涂碳铜箔的制备方法,其特征在于:所述导电剂包括炭黑、石墨烯中的一种或多种;所述炭黑的粒径为1~50μm;所述石墨烯的比表面积为30~100m2/g;所述润湿剂包括聚醚硅氧烷、改性聚醚硅氧烷、醇类试剂中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种提升极片剥离强度的涂碳铜箔的制备方法,其特征在于:所述粘结剂与导电剂的质量比为(2~6):(1~5);润湿剂的加入量为浆料质量的0.03%。
7.根据权利要求1所述的一种提升极片剥离强度的涂碳铜箔的制备方法,其特征在于:所述铜箔厚度为5~8µm;浆料的涂覆量为:0.4g/m2~0.8g/m2。
8.根据权利要求1所述的一种提升极片剥离强度的涂碳铜箔的制备方法,其特征在于:所述粘结剂的制备包括以下步骤:步骤一:取4'-羟基联苯基-4-羧酸、二羟基硬脂酸、乙醇、引发剂h2so4溶液,搅拌均匀,充入惰性气体,惰性气体保护下加热反应,除去溶剂,得添加剂;
9.根据权利要求8所述的一种提升极片剥离强度的涂碳铜箔的制备方法,其特征在于:所述添加剂包括以下原料,按质量份数计:8~10份4'-羟基联苯基-4-羧酸、15~20份二羟基硬脂酸、80~100份乙醇;所述粘结剂包括以下原料,按质量份数计:5~6份聚乙烯醇、80~100份去离子水、40~50份乙醇、0.5~1份添加剂、4~5份丙烯酸。
10.根据权利要求1~9任意一项所述的一种提升极片剥离强度的涂碳铜箔的制备方法制备的涂碳铜箔。