[发明专利]一种聚合物三维集流体、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种聚合物三维集流体、制备方法及应用，该制备方法包括：将聚合物溶于溶剂中，制得浓度为1wt％‑50wt％的溶液；将溶液置于磁力搅拌器上搅拌至均匀；将搅拌均匀的溶液置于室温完全冷却，得到纺丝液；将纺丝液装入仪器设备中，将其安装，把静电纺丝设备连接好，在接收屏上放好集流体，调节流速、电压和腔体温度，制备出聚合物三维集流体。该方法通过静电纺丝技术获得涂胶集流体，工艺简单，但对于解决易脱粉问题效果显著，将制备的聚合物三维集流体应用在电池中，增加了电池的循环性，通过多孔的聚合层，有利于正负极和集流体的电子接触，提高了电池的倍率性能。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及一种聚合物三维集流体、制备方法及应用。

背景技术

静电纺丝制备纤维工艺，是将聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形，并从圆锥尖端延展得到纤维细丝。这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。

静电纺丝的优点,制备的纤维过滤材料的过滤效率会随着纤维直径的降低而提高，因而，降低纤维直径成为提高纤维滤材过滤性能的一种有效方法。静电纺纤维除直径小之外，还具有孔径小、孔隙率高、纤维均一性好等优点，使其在气体过滤、液体过滤及个体防护等领域表现出巨大的应用潜力。静电纺纤维能够有效调控纤维的精细结构，结合低表面能的物质，可获得具有超疏水性能的材料，并有望应用于船舶的外壳、输油管道的内壁、高层玻璃、汽车玻璃等。但是静电纺纤维材料若要实现在上述自清洁领域的应用，必须提高其强力、耐磨性以及纤维膜材料与基体材料的结合牢度等。具有纳米结构的催化剂颗粒容易团聚，从而影响其分散性和利用率，因此静电纺纤维材料可作为模板而起到均匀分散作用，同时也可发挥聚合物载体的柔韧性和易操作性，还可以利用催化材料和聚合物微纳米尺寸的表面复合产生较强的协同效应，提高催化效能。静电纺纳米纤维具有较高的比表面积和孔隙率，可增大传感材料与被检测物的作用区域，有望大幅度提高传感器性能。

缺点在需要制备大于6μm以上厚度静电纺丝层时静电纺丝效率低(速度小于1m/s)，而锂离子电池涂覆极片速度快(在50m/s左右)，导致将静电纺丝技术应用在在量产电池时工艺速度匹配差，即生产效率低，使得其应用得到极大限制。

同时，电池在工作过程中，正负极颗粒会存在膨胀，导致和集流体接触会变差，长循环过程中存在脱粉，为了解决正负极材料在充放电过程中脱粉的问题，人们通过在集流体表面涂覆具有粘附性的聚合物，由于聚合物是电子绝缘，在集流体表面涂覆聚合粘结剂，会使活性物质和集流体的电子电阻会变大，通过在聚合物中加入导电碳，使集流体涂层同时具备粘结性和电子导电性，为了提高电芯能量密度，需降低非活性物质量，人们采用凹版的技术，成功制备出3μm涂炭集流体，解决了正负在循环过程中的涂粉问题；聚合物中加入导电添加剂虽然能提高电子导通，但和未涂覆聚合涂层相比电子导电性仍有一定下降。

发明内容

本发明的目的在于针对现有锂电池技术中存在的易脱粉问题，本发明提供了一种聚合物三维集流体、制备方法及应用。该方法通过静电纺丝技术获得涂胶集流体，工艺简单，但对于解决易脱粉问题效果显著。

为实现发明目的，本发明所采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供了一种聚合物三维集流体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

将聚合物溶于溶剂中，制得浓度为1wt％-50wt％的溶液；

将溶液置于磁力搅拌器上搅拌至均匀；

将搅拌均匀的溶液置于室温完全冷却，得到纺丝液；

将纺丝液装入仪器设备中，将其安装，把静电纺丝设备连接好，在接收屏上放好集流体，调节流速、电压和腔体温度，制备出聚合物三维集流体。