[发明专利]一种碳纳米管导电涂层集流体及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种碳纳米管导电涂层集流体，包括金属集流体和碳纳米管导电涂层，所述碳纳米管导电涂层涂覆在金属集流体表面。所述碳纳米管导电涂层的厚度为1~50μm，表面设置有网状微裂纹结构以及粗糙多孔结构。本发明还提供了一种碳纳米管导电涂层集流体制备工艺。本发明的碳纳米管导电涂层为电极提供了很好的导电网络，对于导电性能较差的电极材料尤为明显，同时，通过制备分散效果不同的导电浆料使碳纳米管导电涂层在烘干后表面形成密集的微裂纹，电极涂层可嵌在微裂纹之间，极大的增大了电极涂层与导电涂层之间的接触面积，提高了与集流体之间的结合力，降低了电池的内阻，提高了电池的寿命以及高倍率性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种碳纳米管导电涂层集流体及其制备工艺。

背景技术

锂离子电池作为一种清洁的可循环再生能源，其研究和应用一直受到人们的关注。现有的锂离子电池极片由集流体和涂敷在集流体表面的电极材料构成。现在商业化的锂离子电池集流体主要采用电解Cu箔或Al箔，分为双面光、双面毛、单面毛、双面粗化等几种类型。为提高电极材料与集流体的结合力，使用较高比例的粘结剂。在电池在高倍率充放循环过程中随着锂离子迅速在电极材料中嵌入和脱出，使电极材料的体积产生剧烈的膨胀和收缩，对电极材料造成破坏，使电池的性能迅速下降。同时，锂离子电池正极材料的导电性比较差，导致电池的内阻严重影响电池的性能，新型的负极材料如钛酸锂等也存在同样的问题。因此按现有的锂离子电池极片制作出的锂离子电池，内阻较高、高倍率放电性能较差、循环过程内阻升高较快、循环寿命也较差。

为了解决上述问题，研究工作者主要通过以下方式进行改进：（1）改性正负极活性材料；（2）改善导电剂；（3）改善电解液和隔膜；（4）改进电池制作工艺；（5）对集流体进行改进。其中以对集流体进行改进最快捷，同时效果显著，其中以导电涂层集流体应用最为广泛。

然而导电涂层集流体在本质上并不能极大的提高电极涂层与集流体之间的接触面积，同时过厚的导电涂层会影响电极总体的导电效果这一现象，抑制了导电涂层集流体进一步提高导电性能差的电极材料电极导电性能的能力。如何最大程度的提高电极涂层与集流体之间的接触面积，弱化导电涂层厚度对电极总体导电效果的影响，进一步提高电极的导电性能显得非常重要。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种新型的碳纳米管导电涂层集流体，在提高电极的导电性能的同时，通过使导电涂层表面产生微裂纹结构，提高电极涂层与导电涂层的接触面积以提高电极材料与金属集流体的结合力，弱化了导电涂层过厚对电极总体导电性能的影响。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种碳纳米管导电涂层集流体，包括金属集流体和碳纳米管导电涂层，所述的金属集流体材料为铜箔或铝箔；所述碳纳米管导电涂层涂覆在金属集流体表面，其厚度为1~50μm，表面设置有网状微裂纹结构以及粗糙多孔结构。

进一步地，所述微裂纹结构的密集度与所述的碳纳米管导电涂层的厚度及分散效果成反比，所述微裂纹结构的宽度与所述的碳纳米管导电涂层厚度成正比，所述粗糙多孔结构的密集度与所述分散效果成正比。

进一步地，所述的碳纳米管导电涂层表面的微裂纹结构最大处的宽度为5~200μm。

当粘结剂为水性粘结剂时金属集流体材料为使用铜箔，当粘结剂为油性粘结剂时金属集流体材料为使用铝箔。

本发明另一方面提供了一种如所述的碳纳米管导电涂层集流体的制备工艺，包括以下步骤：

（1）称取碳纳米管或者碳纳米管以及一种或多种导电剂作为原材料，并分别对原材料进行烘干预处理，烘干时间为3h，烘干的温度控制为200℃~300℃；

（2）对选用的金属集流体进行表面清洁预处理，清除表面包括油污在内的影响浆料与金属集流体结合的物质；