[发明专利]一种具有聚合物涂层的集流体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有聚合物涂层的集流体及其制备方法和应用，属于集流体制备技术领域。本发明将聚合物材料溶于溶剂中得到聚合物溶液，在铜电极上旋涂聚合物溶液得到聚合物涂层，然后进行退火处理，得到具有聚合物涂层的集流体；聚合物材料为聚丙烯酸类、聚醇类、聚烯烃类和聚乳酸类中的一种或多种；聚合物涂层的厚度范围为50～300nm。本发明针对聚合物涂层在电极表面的稳定性差，在电解液中易溶解的问题，通过退火形成稳定的界面吸附层方法，制备了具有高稳定性聚合物涂层，成功解决了聚合物涂层在电解液中稳定的问题，该具有聚合物涂层的集流体成功实现了锂的连续均匀的沉积，抑制了锂枝晶的生长，提高了锂金属电池的循环寿命。

技术领域

本发明涉及集流体制备技术领域，特别是涉及一种具有聚合物涂层的集流体及其制备方法和应用。

背景技术

自1970年以来，具有高理论容量(3860mAh/g)和低氧化还原电位(-3.04V vs.标准氢电极)的锂金属负极一直被认为是二次可充电电池的“圣杯”。然而锂金属电池在电镀/剥离过程中，活泼锂与电解液的无限副反应、枝晶生长、无限增长的体积效应等问题导致电池容量迅速衰减，循环寿命降低。人工设计聚合物涂层来调控锂离子的通量，对于抑制锂枝晶的生长，改善电池的循环寿命具有显著的效果。然而聚合物分子在溶剂中会发生体积膨胀，逐渐形成完全溶解的分子分散的均相体系，这种聚合物溶解现象的存在严重影响聚合物涂层的稳定性，伴随着聚合物涂层在电解液中的溶解，电极/电解质界面的完整性逐渐被破坏，导致电池的循环性能变差。当前大多数方法不能解决聚合物涂层与基材的稳定性问题，大大地影响锂金属电池的循环寿命。

发明内容

本发明提供一种具有聚合物涂层的集流体及其制备方法和应用，以解决现有技术存在的聚合物涂层不稳定、电池循环性能较差等问题，本发明通过退火形成稳定的界面吸附层方法，制备了具有高稳定性聚合物涂层，成功解决了聚合物涂层在电解液中稳定的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种具有聚合物涂层的集流体的制备方法，包括如下步骤：将聚合物材料溶于溶剂中得到聚合物溶液，利用匀胶机在铜电极上旋涂聚合物溶液得到聚合物涂层，然后进行退火处理，得到具有聚合物涂层的集流体；

所述聚合物材料包括聚丙烯酸类、聚醇类、聚烯烃类和聚乳酸类中的一种或多种；

所述聚合物涂层的厚度范围为50～300nm。

进一步地，所述聚丙烯酸类为聚丙烯酸和/或聚甲基丙烯酸甲酯，所述聚醇类为聚乙二醇，所述聚烯烃类为聚偏氟乙烯和/或聚乙烯醇，所述聚乳酸类为聚乳酸。

进一步地，所述溶剂为甲苯、氯仿、去离子水、二甲亚砜和环己烷中的一种或多种。

进一步地，所述退火处理是在真空干燥箱160℃条件下退火12～96h。

本发明提供一种所述制备方法制备得到的具有聚合物涂层的集流体。

本发明还提供一种所述的具有聚合物涂层的集流体在锂金属电池制备中的应用。

本发明与现有技术相比，具有明显的有益效果：

针对聚合物涂层在电极表面的稳定性差，在电解液中易溶解的问题，利用聚合物链在退火过程中聚合物单链可以通过范德华力与电极基底形成多个吸附点，从而在电极界面形成不可逆吸附层，该吸附层非常稳定不溶于该聚合物的良溶剂。本发明通过退火形成稳定的界面吸附层方法，制备了具有高稳定性聚合物涂层，成功解决了聚合物涂层在电解液中稳定的问题；该具有聚合物涂层的集流体成功实现了锂的连续均匀的沉积，抑制了锂枝晶的生长，提高了锂金属电池的循环寿命。

附图说明