本發(fā)明涉及復(fù)合集流體，特別涉及一種復(fù)合集流體及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、組成鋰電池的主要結(jié)構(gòu)是正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液。此外，用來存放正負(fù)極材料的集流體也是鋰電池的重要組成部分。傳統(tǒng)的鋰電池負(fù)極集流體為純銅箔，這是由于銅箔具有導(dǎo)電性好、地質(zhì)軟，價格低廉的優(yōu)勢。

2、然而，銅箔存在針刺起火的安全性隱患，在此提前下復(fù)合集流體應(yīng)運(yùn)而生。復(fù)合集流體為“三明治”結(jié)構(gòu)，中間為4.5微米高分子層，兩邊各1微米銅層，目前主流的工藝路線為“磁控濺射+水電鍍”。

3、由于高分子基材很薄，承熱能力很有限，特別是pp基材在120℃以上就會存在一定量的形變，對基材產(chǎn)生較大的損傷，從而導(dǎo)致后續(xù)工序因形變問題而產(chǎn)生外觀問題(如褶皺)及產(chǎn)品性能問題(如孔洞和拉伸強(qiáng)度低)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明目的在于提供一種復(fù)合集流體的制備方法，本發(fā)明制備的復(fù)合集流體基材不易產(chǎn)生形變，且層間具有良好的結(jié)合力。

2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種復(fù)合集流體的制備方法，包括以下步驟：

4、將高分子基膜浸于堿性調(diào)整劑溶液中，進(jìn)行堿處理，得到改性基膜；

5、將所述改性基膜浸于黑影液中，進(jìn)行吸附沉積，得到具有納米導(dǎo)電層的基膜；所述黑影液的成分包括碳黑、表面活性劑、導(dǎo)電粉末和水；

6、將所述具有納米導(dǎo)電層的基膜浸入稀硫酸中，進(jìn)行酸刻蝕，干燥后得到導(dǎo)電基膜；

7、在所述導(dǎo)電基膜的兩側(cè)表面進(jìn)行電鍍銅，得到復(fù)合集流體。

8、優(yōu)選的，所述高分子基膜的材質(zhì)包括pet、pp、pi和ps中的一種或幾種；

9、所述高分子基膜的厚度為4～5μm。

10、優(yōu)選的，所述堿性調(diào)整劑的成分包括表面活性劑、弱堿性物質(zhì)和溶劑；

11、所述堿性調(diào)整劑溶液的ph值為10～13；

12、所述堿處理的溫度為35～45℃，時間為5～15min。

13、優(yōu)選的，以質(zhì)量百分含量計，所述黑影液的成分包括：

14、碳黑????????????????0.5～4％；

15、表面活性劑??????????0.4～1.2％；

16、導(dǎo)電粉末????????????0.03～0.08％；

17、余量水。

18、優(yōu)選的，所述表面活性劑為壬基酚聚氧乙烯醚、聚乙烯吡絡(luò)烷酮、脂肪醇聚氧乙烯醚23、聚乙二醇、羧甲基纖維素鈉、聚苯乙烯磺酸鈉和十二烷基磺酸鈉中的一種或幾種；

19、所述導(dǎo)電粉末為銀粉、銅粉、金粉、鎳粉和鉑粉中的一種或幾種；所述導(dǎo)電粉末的粒徑為20～100nm。

20、優(yōu)選的，所述吸附沉積的溫度為常溫，時間為10～30min；

21、所述納米導(dǎo)電層的厚度為50～150nm。

22、優(yōu)選的，所述稀硫酸的質(zhì)量濃度為5～8％；

23、所述酸刻蝕的時間為2～5min。

24、優(yōu)選的，所述電鍍銅的方法包括：

25、以導(dǎo)電基膜作為陰極，以金屬鈦作為陽極，在硫酸銅電解液中進(jìn)行電鍍；

26、所述電鍍施加的電流為梯度式，電流密度從小到大，電流密度的范圍為0.1～5asd。

27、優(yōu)選的，所述硫酸銅電解液的成分包括：

28、硫酸銅?????60～160g/l；

29、硫酸???????80～140g/l；

30、氯離子?????20～80ppm；

31、光亮劑?????0.8～8ml/l；

32、余量的水。

33、本發(fā)明提供了上述制備方法制備得到的復(fù)合集流體，包括依次層疊的第一銅層、第一納米導(dǎo)電層、高分子基膜、第二納米導(dǎo)電層和第二銅層。

34、本發(fā)明提供了一種復(fù)合集流體的制備方法，包括以下步驟：將高分子基膜浸于堿性調(diào)整劑溶液中，進(jìn)行堿處理，得到改性基膜；將所述改性基膜浸于黑影液中，進(jìn)行吸附沉積，得到具有納米導(dǎo)電層的基膜；所述黑影液的成分包括碳黑、表面活性劑、導(dǎo)電粉末和水；將所述具有納米導(dǎo)電層的基膜浸入稀硫酸中，進(jìn)行酸刻蝕，干燥后得到導(dǎo)電基膜；在所述導(dǎo)電基膜的兩側(cè)表面進(jìn)行電鍍銅，得到復(fù)合集流體。本發(fā)明使用堿性調(diào)整劑溶液進(jìn)行堿處理，讓基膜表面帶上正電荷并具有親水性，由于碳黑為帶負(fù)電物質(zhì)，有助于后續(xù)碳黑更好地吸附沉積。本發(fā)明通過浸泡黑影液，在靜電作用下，能夠讓導(dǎo)電碳黑均勻地吸附在基膜上形成納米級導(dǎo)電層。黑影液中的導(dǎo)電粉末具有高導(dǎo)電性，能夠增加碳黑導(dǎo)電層的導(dǎo)電性，保證后續(xù)電鍍效率；表面活性劑能夠使碳黑能夠均勻地分散在溶劑中，保證吸附沉積的均勻性。本發(fā)明通過稀硫酸進(jìn)行微刻蝕，使納米級導(dǎo)電層表面粗化保證后續(xù)鍍銅層結(jié)合力。最后，本發(fā)明在導(dǎo)電層上面進(jìn)行電鍍銅，形成復(fù)合集流體。

35、本發(fā)明采用沉積吸附納米導(dǎo)電層的方式取代磁控濺射銅導(dǎo)電層，高分子基材沒有受到過多熱量及原子轟擊，不易產(chǎn)生形變，對于力學(xué)性能的影響較小，會比“磁控濺射+水電鍍”工藝制備出的集流體力學(xué)性能優(yōu)越。實施例結(jié)果表明，本發(fā)明所得復(fù)合集流體導(dǎo)電性能良好，層間具有良好的結(jié)合力，其電阻率≤2.5×10-8ω·m，平均剝離力為2.5n/cm。

36、同時，本發(fā)明提供的制備方法操作簡單、成本低廉、適于工業(yè)化批量生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種復(fù)合集流體的制備方法，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述高分子基膜的材質(zhì)包括pet、pp、pi和ps中的一種或幾種；

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述堿性調(diào)整劑的成分包括表面活性劑、弱堿性物質(zhì)和溶劑；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，以質(zhì)量百分含量計，所述黑影液的成分包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的制備方法，其特征在于，所述表面活性劑為壬基酚聚氧乙烯醚、聚乙烯吡絡(luò)烷酮、脂肪醇聚氧乙烯醚23、聚乙二醇、羧甲基纖維素鈉、聚苯乙烯磺酸鈉和十二烷基磺酸鈉中的一種或幾種；

6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述吸附沉積的溫度為常溫，時間為10～30min；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述稀硫酸的質(zhì)量濃度為5～8％；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述電鍍銅的方法包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述硫酸銅電解液的成分包括：

10.權(quán)利要求1～9任意一項所述制備方法制備得到的復(fù)合集流體，包括依次層疊的第一銅層、第一納米導(dǎo)電層、高分子基膜、第二納米導(dǎo)電層和第二銅層。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種復(fù)合集流體及其制備方法，屬于復(fù)合集流體技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明使用堿性調(diào)整劑溶液進(jìn)行堿處理，讓基膜表面帶上正電荷并具有親水性，有助于后續(xù)碳黑更好地吸附沉積。本發(fā)明通過浸泡黑影液，在靜電作用下，能夠讓導(dǎo)電碳黑均勻地吸附在基膜上形成納米級導(dǎo)電層。本發(fā)明通過稀硫酸進(jìn)行微刻蝕，使納米級導(dǎo)電層表面粗化保證后續(xù)鍍銅層結(jié)合力。本發(fā)明采用沉積吸附納米導(dǎo)電層的方式取代磁控濺射銅導(dǎo)電層，高分子基材沒有受到過多熱量及原子轟擊，不易產(chǎn)生形變，對于力學(xué)性能的影響較小，會比“磁控濺射+水電鍍”工藝制備出的集流體力學(xué)性能優(yōu)越。

技術(shù)研發(fā)人員：張漢都,陳欽忠,陳本宋,陳世榮,李強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：三明頂創(chuàng)恒隆材料有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26