[发明专利]一种改性锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种改性锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料，包括以下重量百分比的各组分：导电材料0.1～20％，分散剂0.5～15％，纤维素0.2～4％，润湿剂0.1～1％，粘结剂2～20％，物理微球发泡剂0.5～10％，余量为去离子水。本发明还公开了该水性导电浆料的制备方法和应用方法。本发明的水性导电浆料可以有效防止热失控，提高电池安全性；提高正极材料与铝箔和负极材料与铜箔的粘附力，减少正极或负极的粘结剂占比，从而提高电池的能量密度，增加续航里程；同时大幅降低电池内阻，改善电池的动态内阻一致性，延长电池组寿命；增强正极材料与铝箔和负极材料与铜箔的导电性，提升快速充放电能力。

技术领域

本发明是涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种改性锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料及其制备方法和采用该水性导电浆料制备改性锂电池集流体的方法。

背景技术

锂二次电池由于具有容量大、寿命长、无环境污染、使用安全等优点，已广泛应用于移动电话、笔记本电脑等便携式电器中。随着技术的发展，锂离子电池在未来的电动汽车和储能领域也有着非常好的应用前景。同时，人们对锂电池的续航里程、充放电速度、循环寿命、安全性能也提出了更高的要求。其中，锂电池极片的状态决定了电池80％以上的性能。

在常规的锂二次电池制片工艺中，将活性材料浆料直接涂布于铝箔或铜箔表面，干燥后通过粘结剂实现活性材料与集流体表面的固定。

上述技术存在以下缺陷或不足：：1、对热失控没有预防作用，安全性差；2、刚性的金属集流体与活性材料颗粒间的接触面积有限，界面电阻较大，导致电池内阻上升，对电池性能有负面影响，特别是大电流充放电条件下对电池性能的负面影响更大；3、粘结剂的粘结强度有限，在持续的充放电过程中很容易发生活性材料与集流体间的膨胀脱离，导致电池内阻进一步增大，使得循环寿命和电池的安全性能都受到影响。

发明内容

本发明的目的是针对目前锂电池对热失控没有预防作用，安全性差，刚性金属集流体与活性材料颗粒间的接触面积有限，界面电阻较大，极片材料与集流体附着力差等缺陷，提供一种高安全锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。

本发明公开了一种改性锂电池集流体表面涂布用水性导电浆料，由导电材料、分散剂、纤维素、润湿剂、粘结剂、物理微球发泡剂和去离子水制得。

进一步的，包括以下重量百分比的各组分：导电材料0.1～20％，分散剂0.5～15％，纤维素0.2～4％，润湿剂0.1～1％，粘结剂2～20％，物理微球发泡剂0.5～10％，余量为去离子水。

优选的，所述物理微球发泡剂的制备方法为采用原位聚合法以庚烷为囊芯，丙烯酸改性壳聚糖为壁材，制备所得，具体如下：

1)、预聚体的合成：吸取1mL的吐温80于含有100mL去离子水的60℃烧杯中,称取一定质量的丙烯酸改性壳聚糖加入上述的烧杯中，用10％的乙酸溶液溶解配置成溶液，得到预聚体溶液；

2)、乳液的制备：将30g庚烷加热熔融后加入盛有8.0g甲基葡萄糖苷倍半硬脂酸酯和200.0mL去离子水的75℃恒温乳化釜中，在20000rpm下均质乳化30min后，用10wt％柠檬酸调节乳液pH值至4～5，得到庚烷乳液；

3)、物理微球发泡剂悬浮液的制备：将庚烷乳液温度调至80℃，然后将制备的预聚体溶液以0.5mL/min的滴速滴加到庚烷乳液中，待滴加结束后继续反应2h，最后用10wt％LiOH溶液调节pH值为8～9终止反应，得到物理微球发泡剂悬浮液；

4)、将上述物理微球发泡剂悬浮液进行喷雾干燥得到物理微球发泡剂粉体，再将物理微球发泡剂粉末进行气流粉碎分级处理，得到不同粒径的物理微球发泡剂。