[发明专利]一种基于无纺布制备电池集流体的工艺及电池集流体

说明书

本发明公开了一种基于无纺布制备电池集流体工艺以及集流体，在无纺布的双面采用涂覆工艺均匀涂上金属浆，形成金属电极层，制成锂离子电池集流体，其中无纺布包含PET纤维和芳纶纤维两种材料，且PET纤维与芳纶纤维的比例为6:1，该工艺制得的集流体实现了锂离子电池的轻量化、导电性能的提高、电化学性能稳定性的改善、能量密度的提高、机械强度的提高、成本降低等有益效果。

技术领域

本发明涉及一种基于无纺布制备电池集流体的工艺，属于电化学领域。

背景技术

众所周知正极材料和负极材料是组成锂离子电池的其中的两个主要组成部分，而正极和负极分别包括活性物质以及活性物质的负载体，即集流体。

集流体不仅能承载电极活性物质，接触电解液，将电极活性物质产生的电流汇集起来，能为电化学反应提供电子通道，加快电子转移，将电子传输到外电路形成电流，降低锂电子电池的内阻，从而提高锂离子电池的充放电效率，显然集流体的性能与电化学电池的性能密切相关。

因此，继锂离子电池中电极活性物质、隔膜及电解质的热点研究之后，集流体也成为一个重要的研究内容。

伴随着锂离子电池的不断发展，对锂离子电池的追求也不断更新和加强，包括锂离子电池的轻量化、提高能量密度、提高电化学稳定性能等等的追求，集流体通常由导电金属箔片（例如铜箔或者铝箔）构成，现有技术中有减薄铜箔或者铝箔的厚度，实现了锂离子电池的轻量化，提高了能量密度，并且降低成本，但是由于金属箔变薄导致其机械强度降低，难以加工；同时，金属箔片易被电解液腐蚀，影响锂离子电池的使用寿命，又由于金属镀层的比表面积不高、与正负极活性材料的结合力不够，影响锂离子电池的使用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于无纺布制备电池集流体的工艺以及电池集流体，带来锂离子电池的轻量化、导电性能的提高、电化学性能稳定性的改善、能量密度的提高、机械强度的提高、成本降低等有益效果。

所采用的技术方案为：

一种基于无纺布制备电池集流体的工艺，在无纺布的双面采用涂覆工艺均匀涂上一种金属浆，金属浆为铜浆或者铝浆，形成金属层，制成锂离子电池集流体，其中无纺布包含PET纤维和芳纶纤维两种材料，且PET纤维与芳纶纤维的比例为6:1；

无纺布为斜网式湿法工艺制成，斜网式湿法工艺制得的无纺布使得其中的PET纤维与芳纶纤维充分且均匀地混合，改进单一纤维无纺布的性能，使得无纺布柔性好，纵横向拉力较好，提高集流体的机械性能强度；

无纺布的克重为8-15g，厚度为10-15μm，无纺布厚度范围相比现有技术缩小了，不仅减少无纺布材料的消耗使用，做到节能环保，而且由无纺布作为基层材料具有较强的拉伸强度，有利于无纺布材料工序的制备并且提高集流体的机械强度；

采用的涂覆工艺为蒸镀、溅射或电镀，使得金属浆厚度均匀地涂布在无纺布上，使得制得的集流体电化学性能比较稳定；

涂覆过程中涂上的金属浆的厚度比形成的金属层的厚度大2-3μm，因为涂覆过程中金属浆会渗入到无纺布的微孔中；

铝浆或者铜浆纯度均为99.00%-99.98%，铝浆和铜浆的纯度较高，能够充分渗入到无纺布的孔隙，因此无须担心无纺布不利于导电，反而使得集流体材料的附着力更强，导电性能更好；

铝浆在无纺布双面形成的金属层厚度分别为5-10μm；

铜浆在无纺布双面形成的金属层厚度分别为1-4μm；

涂覆前无纺布的孔径分布大小均匀，孔隙率为50%-60%，孔径率较大有利于铝浆或者铜浆更好地渗入到无纺布孔隙，形成比较良好的结合，使得制备得到的集流体具有高导电性能。

本发明还公开了由以上工艺制作得到锂离子电池集流体。