[发明专利]一种电池用的金属箔集流体

说明书

一种电池用的金属箔集流体，属于电化学技术领域。本发明的技术特点是金属箔集流体表面具有纳米碳涂覆层，该涂层含有通过高温化学气相沉积法制备的石墨烯碳纳米管杂化物。由于石墨烯碳纳米管杂化物中石墨烯和碳纳米管通过共价键形式连接，具有优异的本征导电性和机械自分散特性，避免了纳米碳结构微观聚并。在电池的组装和运行过程中，本发明中金属箔集流体表面的纳米碳涂覆层可有效提高集流体与正极活性材料颗粒直接的机械结合、导电互联、并强化电解液的浸润特性；对降低电池的阻抗特性，提升电池的大电流充放电性能及循环稳定性具有重要价值。

发明领域

本发明涉及一种电池用集流体材料，尤其涉及一种具有的铝箔集流体，属于电化学技术领域。

背景技术

随着社会的不断发展，对电化学储能设备的性能要求也不断提高。一方面，电池的能量密度需求不断提升，以满足长续航需求；另一方面，电池的功率性能在动力电池等场合也具有重要实用价值。在电池的组装实用化过程中，电池的集流体材料作为核心组件之一，承担着作为活性颗粒材料的力学载体、并提供电子迁移通道的作用。目前锂离子电池制备工艺中，多采用铝箔作为正极集流体、铜箔作为负极集流体，并在其表面进行电极材料的涂覆形成正负电极片用于电池的组装。目前传统的极片制备方法中，仍有存在一些技术问题。第一，刚性的活性材料颗粒与刚性的铝箔或铜箔集流体之间是点点接触，界面电阻较大，在运行过程中功率密度受限，同时电池产热大，循环寿命有限；第二，集流体箔材与活性材料颗粒之间机械接触通过点点接触实现，在循环过程中因活性材料体积形变的产生，集流体与电极材料易发生剥离，导致电极失效，严重影响电池的循环寿命和安全性能。

基于这些考虑，在金属箔集流体表面涂覆碳层是一种有效的技术措施，主要涉及的涂覆材料包括炭黑、纳米碳纤维、碳纳米管、氧化石墨、还原氧化石墨等。基于这些材料的涂覆层部分改善以上存在技术问题，但仍难以完全实现高效集流体的制备，主要基于两点原因。首先，大量用于涂覆层的纳米材料本征导电性不足，在形成碳层后难以作为高效电子导通网络降低电池内阻，例如氧化石墨片层等；第二，以上材料不具有三维骨架结构，机械稳定性不足，例如还原氧化石墨、碳纳米管等材料易发生层叠或聚集，难以完全负载活性颗粒，保持其结构稳定性。如能改善目前集流体表面的涂覆层材料，利用具有三维结构且具有高导电性的纳米碳材料进行金属箔集流体的表面涂覆，将有助于提升电池性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池用的金属箔集流，以实现电池制备中对电极片表面导电互联、机械稳定性、浸润特性的强化。从而提高电池的循环稳定性和功率特性。

本发明的技术方案如下：

一种电池用的金属箔集流，其特征在于金属箔集流体表面涂覆层含有通过高温化学气相沉积法制备的石墨烯碳纳米管杂化物，其中石墨烯与碳纳米管通过共价键连接，其比表面积在500至3000平方米每克之间。

所述金属箔集流体包括铝箔、铜箔。

所述纳米碳涂覆层厚度在0.01微米至100微米之间。

所述纳米碳涂覆层中石墨烯碳纳米管杂化物的含量为在10％至95％之间。

本发明相比现有技术，具有如下优点及突出性效果：本发明利用化学气相沉积法制备的石墨烯碳纳米管杂化物作为导电及力学功能层涂覆与金属箔集流体表面。石墨烯碳纳米管杂化物中石墨烯和碳纳米管通过共价键形式连接，具有优异的本征导电性和机械自分散特性，避免纳米碳结构微观聚并。在电池的组装和运行过程中，石墨烯碳纳米管杂化物涂层的铝箔集流体可有效提高集流体与正极活性材料颗粒直接的机械结合、导电互联、并强化电解液的浸润特性。对降低电池的阻抗特性，提升电池的大电流充放电性能及循环稳定性具有重要价值。

具体实施方式