[发明专利]一种类石墨烯复合正极集流体及其制备方法和应用

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，公开一种类石墨烯复合正极集流体及其制备方法和应用，该正极集流体是将芳香二酐单体和二胺单体加入到溶剂中混合，在氮气下，40～60℃下搅拌反应，然后采用涂布法将得到的聚酰胺酸前驱体溶液制成薄膜，在250～400℃处理，再将得到的聚酰亚胺隔膜在1500～1700℃下进行碳化处理，得到碳化聚酰亚胺隔膜；将碳化聚酰亚胺隔膜在2700～3000℃进行石墨化处理，最后将得到的类石墨烯导热膜进行辊压处理后，在其上镀金属铝箔制得。该集流体导热、导电性能非常好，延展性及柔性高，可以应用于高功率、快充锂离子电池正极集流体材料，最终实现在高功率/快充锂离子正极片的应用。

技术领域

本发明属于高性能/高能量密度锂离子电池正极集流体材料技术领域，更具体地，涉及一种类石墨烯复合正极集流体及其制备方法和应用。

背景技术

我国新能源汽车产业虽经过近几年的蓬勃发展，展现欣欣向荣的画面，但却已经达到了某个瓶颈期，即无法进一步提高电芯的能量密度。目前而言，大部分生产厂家都是采用提高材料的克容量(如NCM811、NCA、高电压LCO、单晶NCM523或硅碳负极材料)的方式去进一步提高电芯的能量密度，该法在能量密度≤300Wh/kg时，会起到提升的作用，但是随之所带来的安全隐患也大幅增加。因此，针对人们对于长续航、快速充电及高安全可靠性电芯的急切需求，迫切需要找寻某种方便、快捷及安全的方式，来突破现有的技术难点。

相比于传统的正极集流体铝箔(导热系数＝230W/m·K，密度＝2.7g/cm³)，类石墨烯导热膜作为一种全新的导热散热材料，具有热阻低(导热系数≥1400W/m·K)、质量轻(密度～1.5g/cm³)、柔性超薄(厚度10～30um)等特点，因此，非常适用于开发锂离子电池用轻量化/高导热类石墨烯复合正极集流体箔材，并进一步探索开发其在高性能/高能量密度软包电芯产品中的高端应用。

发明内容

为了解决上述现有技术中传统铝箔正极集流体材料在高性能/高能量密度锂离子电池应用中存在的不足和缺点，本发明的首要目的在于提供一种高导热锂离子电池用类石墨烯复合正极集流体。该复合正极集流体具有较好的柔性，高导电/导热性能，可以突破目前市场上锂离子电池能量密度低技术瓶颈，并大幅提高产品能量密度。可以快速将电芯在大倍率充放电时产生的热量散发，避免局部温度过高现象，从而可以提升其倍率性能，改善循环稳定性，并可降低温度过高所产生的安全隐患。

本发明的另一目的在于提供一种上述高导热锂离子电池用类石墨烯复合正极集流体的制备方法。

本发明的再一目的在于提供一种上述高导热锂离子电池用类石墨烯复合正极集流体的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种类石墨烯复合正极集流体，该类石墨烯复合正极集流体为金属铝箔层/类石墨烯导热膜/金属铝箔层结构，是将芳香二酐单体和二胺单体加入到溶剂中混合，在氮气保护下，40～60℃下搅拌反应，然后采用涂布法将得到的聚酰胺酸前驱体溶液制成薄膜，在250～400℃处理，再将得到的聚酰亚胺隔膜在1500～1700℃下进行碳化处理，得到碳化聚酰亚胺隔膜；将碳化聚酰亚胺隔膜在2700～3000℃进行石墨化处理，最后将得到的类石墨烯导热膜进行辊压处理后，在其上镀金属铝箔制得。

优选地，所述的芳香二酐单体为均苯四甲酸二酐、二苯醚四酐、二硫醚四酐、1,2,4,5-苯四酸酐、3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐、4,4'-氧双邻苯二甲酸酐、3,3',4,4'-二苯基砜四羧酸二酸酐或3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐中的一种以上。

优选地，所述的二胺单体为4,4'-双(3-氨基苯氧基)二苯砜、4,4'-二氨基二苯醚(ODA)、4,4'-双(3-氨基苯氧基)、二苯醚或4,4'-双(3-氨基苯氧基)二苯硫醚中的一种以上。

优选地，所述的溶剂为二甲基乙酰胺或N,N-甲基乙酰胺。