[发明专利]一种锂电池用涂碳铝箔及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂电池用涂碳铝箔及其制备方法，该涂碳铝箔由外向内依次为聚多巴胺层、改性导电涂层、聚多巴胺层和铝箔，其中，所述改性导电涂层是以环化聚丙烯腈（C‑PAN）改性的导电碳材料为原料制成。本发明利用C‑PAN链中的π键能提高导电碳材料电子导电率的特性，以提高涂碳铝箔的导电性；而在铝箔表面涂覆形成的聚多巴胺层具有良好的耐腐蚀性、导热性与粘结性，有利于提高涂碳铝箔的耐腐蚀性、散热性，并可提高导电涂层与活性物质、铝箔的粘结性。因此，本发明制备的涂碳铝箔具有良好的导电性、耐腐蚀性、散热性和粘结性，可广泛应用在锂离子电池领域。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂电池用涂碳铝箔。

背景技术

锂离子电池由于能量密度大、电压高、工作温度范围广、无记忆效应、循环性能好及使用寿命长等优点，被广泛的应用在不同的领域，如数码产品、动力、储能等领域。但锂电池又存在导电性较差、倍率性能较低、散热性能较差的问题，影响了其进一步推广应用。而通过在铝箔表面涂覆导电碳层可抑制电池极化、减少热效应、提高电池的倍率性能，同时可提高活性物质与铝箔的粘附性，减少粘结剂的用量。但随着市场对锂电池的倍率性能和循环性能要求的进一步提高，单一导电碳材料涂覆铝箔已无法满足需求。

目前常用的导电涂层存在导电性不稳定、附着力差、散热不均匀等问题，通过复合涂层结构（三明治结构），能够多方位解决涂碳铝箔使用中存在的问题。利用环化聚丙烯腈中的π键能够提高材料的电子导电率、离子传输速率这一性能，可用其制备改性导电碳材料，以提高导电性。聚多巴胺是贝壳类生物外表皮分泌的粘性物质的主要活性成分，具有粘附性，能够提高界面粘附性能，同时聚多巴胺具有导热性能良好、耐腐蚀性能较好的优点。通过设计复合涂层，可将环化聚丙烯腈和聚多巴胺的优点结合，并同时改善涂碳铝箔中存在的问题。

专利CN107507981A公开了一种含有聚多巴胺的涂炭集流体，其将聚多巴胺涂覆在集流体表面后，再涂覆一层石墨烯，但由于涂碳层与正极活性物料的粘结性改进不明显，且未对石墨烯进行改性，对涂碳铝箔导电性的提高没有明显帮助。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种锂电池用涂碳铝箔及其制备方法，该涂碳铝箔具有良好的导电性、耐腐蚀性、散热性和粘结性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂电池用涂碳铝箔，其由外向内依次为聚多巴胺层、改性导电涂层、聚多巴胺层和铝箔。

所述锂电池用涂碳铝箔的制备方法具体包括以下步骤：

1）将作为基体的铝箔用去离子水冲洗10~30 min后，将铝箔放入配制好的多巴胺溶液中，于25℃的摇床中恒温缓慢震荡24~48 h，然后将铝箔取出，先用去离子水冲洗5~15min，再超声清洗5~15 min，烘干，得到表面形成聚多巴胺层的铝箔；

2）在步骤1）所得铝箔的聚多巴胺层表面均匀涂覆改性导电涂液，烘干后形成改性导电涂层；

3）将步骤2）所得铝箔再次浸没在多巴胺溶液中，于25℃的摇床中恒温缓慢震荡24~48 h，然后将铝箔取出，先用去离子水冲洗5~15 min，再超声清洗5~15 min，烘干，即得所述涂碳铝箔。

上述操作中所述多巴胺溶液是先配制浓度为10~30 mmol/L的Tris-HCl缓冲液，然后使用0.1 mol/L的盐酸调节缓冲液的pH至7.5~9.5，再将多巴胺单体溶解于其中制成。

所述改性导电涂液是由改性导电碳材料、粘结剂与溶剂按质量比30~50:1~5:69~45混合制成。其中，所述改性导电碳材料是将聚丙烯腈（PAN）与导电碳材料以质量比2~4:8~6的比例在极性溶剂中混合均匀，然后置于石英管中，在氮气保护下240℃~320℃烧结8~12h，待冷却到室温后收集即得；