[发明专利]集流体、其制备方法及包含它的锂离子电池

说明书

提供一种集流体的制备方法，包括如下步骤：(1)通过织物表面的羟基与偶联剂硅烷化反应将乙烯基锚定于织物表面；(2)通过原位自由基聚合在织物表面形成高分子刷；(3)通过离子交换在高分子刷上形成催化剂离子，之后化学镀形成金属涂层。还提供该方法制备的集流体和包含该集流体的锂离子电池。本发明的集流体具有高导电性和优异的机械灵活性，因此包含它的锂离子电池适用于便携式和可穿戴电子设备。

技术领域

本发明涉及电化学领域，具体涉及集流体、其制备方法及包含该集流体的锂离子电池。

背景技术

随着便携式和可穿戴电子设备的快速发展，非常期待具有高能量密度，高功率密度和强大机械稳定性的可穿戴锂离子电池。然而，现有的铝/铜金属箔锂离子电池体积庞大，不易弯曲，不能承受弯曲、折叠、翘起等机械变形。许多柔性锂离子电池采用诸如碳纳米管薄膜、石墨烯薄膜和碳化织物的碳材料作为集电体。但是，这类锂离子电池具有碳材料本来具有的低导电性和脆性、电化学储能能力较差、机械柔韧性较差。对于锂离子电池的集电体而言，仍然缺少具有高导电性和优异的机械灵活性的理想材料。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种集流体的制备方法，包括如下步骤：(1)通过织物表面的羟基与偶联剂硅烷化反应将乙烯基锚定于织物表面；(2)通过原位自由基聚合在织物表面形成高分子刷；(3)通过离子交换在高分子刷上形成催化剂离子，之后化学镀形成金属涂层。

根据一实施方式，所述偶联剂是硅烷偶联剂。

根据另一实施方式，所述催化剂离子是PdCl₄^2-。

根据另一实施方式，所述金属涂层是铜涂层或镍涂层。

根据另一实施方式，所述织物由棉和聚酯中的至少一种形成。

本发明还提供一种采用上述方法制成集流体。

根据一实施方式，所述集流体涂层的面电阻小于0.25欧姆/平方。

本发明还提供一种包括上述集流体的锂离子电池。

根据一实施方式，所述锂离子电池的阳极材料包括Li₄Ti₅O₁₂。

根据另一实施方式，所述锂离子电池的阴极材料包括LiFePO₄。

本发明的集流体具有高导电性和优异的机械灵活性，因此包含它的锂离子电池适用于便携式和可穿戴电子设备。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是本发明的制备集流体的示意图。

图2A是铜涂覆聚酯织物集流体的光学照片。

图2B是铜涂覆聚酯织物集流体的SEM照片。

图3A是镍涂覆聚酯织物集流体的光学照片。

图3B是镍涂覆聚酯织物集流体的SEM照片。

图4A是铜涂覆棉织物集流体的光学照片。

图4B是铜涂覆棉织物集流体的SEM照片。

图5A是镍涂覆棉织物集流体的光学照片。

图5B是镍涂覆棉织物集流体的SEM照片。

图6是镍涂覆聚酯织物集流体在不同曲率下弯折时的电阻。

图7是镍涂覆聚酯织物集流体以曲率1mm弯曲的电阻变化曲线图。

图8是LFP/Ni-棉电极不同倍率下的充/放电曲线。