[发明专利]一种复合集流体及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种复合集流体及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将导电剂、粘结剂和溶剂混合，得到导电浆料，加入磷酸铁锰锂，得到涂层浆料；(2)将步骤(1)得到的涂层浆料凹版涂覆在除杂处理后的铝箔表面，经烘干处理得到所述复合集流体。使用本发明所述方法制得的复合集流体在保证电池较高能量密度的同时，结构稳定，放热量低的磷酸锰铁锂材料隔绝在活性材料的一侧，能够抑制电池在针刺等滥用过程中活性材料热失控引发的连锁反应，从而达到提高电池安全性的目的。

技术领域

本发明属于一种锂离子电池领域，涉及一种复合集流体及其制备方法和应用。

背景技术

由于能量密度高、循环寿命长、无记忆效应和环境友好等优点，锂离子电池被大量应用在便携式电子产品、储能设备和新能源汽车上。随着手机5G时代的来临和新能源汽车高续航里程的发展要求，对锂离子电池的能量密度也提出了更高的需求。但是锂离子电池的能量密度越高其安全性越差，动力电池因为安全性问题已引发多起电动汽车及混合动力汽车的自燃、爆炸事故，因而严重制约了锂离子电池在新能源领域的进一步发展。

有研究表明通过多层涂布方法在正极上涂布两种及以上正极活性材料(其中靠近集流体的一层正极活性材料为磷酸铁锂)可以改善电芯的针刺安全性能。但是由于磷酸铁锂质量比容量低(150-160mAh/g)，平台电压较低(3.4V),因而会显著降低电芯的能量密度。因此，急需开发一种可以显著改善电芯安全性能且不降低其能量密度的极片制备方法。

CN108258199B公开了一种磷酸铁锂复合极片的制备方法，其首先将金属锂溶于液氮得到锂溶胶液，将锂溶胶液涂覆于泡沫状集流体表面，经压制、高温处理后，再在其表面涂覆磷酸铁锂浆料，干燥后在其表面进行气相沉积得到石墨烯层，制得正极复合极片。

CN108270005B公开了一种磷酸铁锂复合正极极片的制备方法，其所述方法是以泡沫金属为集流体，在其表面涂覆磷酸铁锂，压制得到磷酸铁锂极片，再通过银镜反应在磷酸铁锂表面沉积形成金属银单质包覆层，制备出层状结构的磷酸铁锂复合正极极片。

上述方案均采用磷酸铁锂制备复合正极极片，但是由于磷酸铁锂质量比容量低(150-160mAh/g)，平台电压较低(3.4V)，因而会显著降低电芯的能量密度。因此，亟需开发一种可以显著改善电芯安全性能且不降低其能量密度的极片。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合集流体及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将导电剂、粘结剂和溶剂混合，得到导电浆料，加入磷酸铁锰锂，得到涂层浆料；(2)将步骤(1)得到的涂层浆料凹版涂覆在除杂处理后的铝箔表面，经烘干处理得到所述复合集流体。使用本发明所述方法制得的复合集流体结构稳定，放热量低的磷酸锰铁锂材料隔绝在活性材料的一侧，能够抑制电池在针刺等滥用过程中活性材料热失控引发的连锁反应，从而达到提高电池安全性的目的。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种复合集流体的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将导电剂、粘结剂和溶剂混合，得到导电浆料，加入磷酸铁锰锂，得到涂层浆料；

(2)将步骤(1)得到的涂层浆料凹版涂覆在除杂处理后的铝箔表面，经烘干处理得到所述复合集流体。

本发明在制备复合集流体的过程中在表面高导电复合层中掺混了具有电化学活性的磷酸锰铁锂，在保持较高能量密度的同时，有效改善锂离子电池的安全性。通过凹版涂覆制备复合集流体，工艺简单，成本低，易于实现规模化工业生产。

优选地，步骤(1)所述导电剂包括石墨烯、碳纳米管、导电炭黑、纳米羟基磷灰石、纳米二氧化钛或埃洛石纳米管中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯和/或聚丙烯酸酯。