[发明专利]一种锂离子电池用涂碳铝箔

说明书

本发明涉及锂离子电池集流体技术领域，公开了一种锂离子电池用涂碳铝箔，涂碳铝箔的导电涂层的涂料包括导电剂、粘结剂和溶剂，导电剂包括石墨烯以及炭黑、碳纳米管、层状导电石墨中的至少一种，粘结剂包括聚丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂、聚丙烯腈、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠中的至少一种，溶剂包括水和无水乙醇中的至少一种，炭黑和石墨烯经过聚乙烯吡咯烷酮接枝改性。本发明采用石墨烯作为导电剂，可以使导电涂层具有较高的热导率，提高电池的散热性能；将聚乙烯吡咯烷酮接枝在导电剂表面，降低导电剂的表面自由能，增大空间位阻，使接枝改性后的导电剂具有高分散稳定性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池集流体技术领域，尤其是涉及一种锂离子电池用涂碳铝箔。

背景技术

锂离子电池具有电压高，能量密度大，循环性能好，自放电小，无记忆效应，工作温度范围宽等优点，随着时代的发展，锂离子电池的应用在市场上不断拓展。锂离子电池中，集流体指的是电池正极或负极用于附着活性物质的基体金属，集流体与活性材料相接触，起到将活性材料产生的电流汇集，对外进行大电流输出的作用。由此可知，集流体和活性材料接触情况的优劣是影响电池充放电性能的重要因素。

现有的锂离子电池正极主要使用铝箔作为集流体，在传统锂离子电池的极片制作工艺中，活性材料浆料直接涂布于铝箔表面，干燥后通过粘结剂实现活性材料固定于集流体表面，但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，引起电池内阻的上升，对于电池性能特别是大电流充放电条件下的性能存在负面影响；并且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加大，使得电池的循环寿命和安全性能受到影响。

因此需通过在铝箔表面添加功能涂层提高锂离子电池的电化学性能。涂碳铝箔是将导电碳材料涂覆在铝箔上，它能提供极佳的静态导电性能，收集活性物质的微电流，从而可以大幅度降低正极材料和集流之间的接触电阻，并能提高两者之间的附着能力，可减少粘结剂的使用量，进而使电池的整体性能产生显著的提升。

在集流体表面涂覆薄层中，导电材料的选择无疑是最重要的环节，常用的导电碳材料主要有炭黑、石墨、碳纳米管等，但这些导电材料热导率较低，使用时不利于电池散热，且这些导电碳材料在水中的分散性较差，因此涂覆时很难使涂层均匀、细腻地涂覆在铝箔上，降低了涂层和铝箔的结合强度和集流体的稳定性。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中涂碳铝箔导电涂层中的导电碳材料热导率较低，使用时不利于电池散热，且在水中的分散性较差，很难涂覆均匀，降低了涂层和铝箔的结合强度和集流体的稳定性的问题，提供一种锂离子电池用涂碳铝箔，提高导电涂层热导率，使导电材料能均匀地分散在溶剂和粘结剂中，涂料能均匀地涂覆在集流体上，提高涂层和铝箔的粘结强度和集流体的稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂离子电池用涂碳铝箔，涂碳铝箔的导电涂层的涂料包括导电剂、粘结剂和溶剂，所述导电剂包括石墨烯以及炭黑、碳纳米管、层状导电石墨中的至少一种。

作为优选，导电剂质量占涂料总质量的20-40％。

作为优选，粘结剂包括聚丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂、聚丙烯腈、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠中的至少一种，质量占涂料总质量的10-30％。

作为优选，溶剂包括水和无水乙醇中的至少一种，质量占涂料总质量的40-60％。。

作为优选，还包括分散剂，所述分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮和2-羟基膦酰基乙酸(HPA)中的至少一种，质量占涂料总质量的0.1-5％。

用石墨烯作为导电涂层中的导电剂，可以使导电涂层具有较高的热导率，从而提高电池的散热性能。且在导电涂层的涂料中添加适当的分散剂，可使导电剂均匀地分散在溶剂和粘结剂中，有利于涂料均匀地涂覆在铝箔表面，可以在较少的导电剂和粘结剂用量下提高涂层和铝箔的粘结强度和集流体的稳定性。