[发明专利]一种电池正极集流体及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种电池正极集流体及其制备方法与应用，制备方法包括步骤：将铝箔浸没在氢氧化钠溶液中进行化学刻蚀，接触预定时间，得到刻蚀铝箔集流体；将活性材料、导电剂、聚合物粘接剂以及N‑甲基吡咯烷酮溶剂，混合搅拌，得到电极浆液；将所述电极浆液涂覆在所述刻蚀铝箔集流体表面，干燥，得到电池正极集流体。本发明通过化学刻蚀，得到表面粗糙的铝箔集流体，利用粗糙的表面形貌来改善集流体与电极层之间的界面接触和粘接，防止活性材料与集流体分层脱离，避免锂离子电池比容衰减。进而，通过在经过化学刻蚀的铝箔集流体表面涂覆电极浆液制得电池正极集流体，本发明制得的电池正极集流体表现出更高的比容量，更好的循环稳定性和倍率性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种电池正极集流体及其制备方法与应用。

技术背景

由于锂的低还原电势和高质量比容量，锂离子电池被广泛应用在便携电子仪器，电动汽车和大型储能系统当中。然而锂离子电池随着循环次数的增加会出现比容量衰减的现象，这会降低锂离子电池的使用寿命。造成锂离子电池比容量衰减的常见的原因如下：集流体的钝化或腐蚀，活性材料不可逆的相转变，电解液与活性材料之间的副反应。除此之外，活性材料与集流体分层脱离以及活性材料与导电剂之间失去电连接也是导致锂离子电池比容衰减的重要因素，但是这两大因素常常被忽略。

锂离子电池中集流体的主要作用是负载活性材料以及在电极层和外电路之间传输电子。因此，集流体的表面结构对于锂离子电池的电化学性能有重要的影响。但是商用的金属箔集流体表面通常比较光滑，这导致金属箔集流体和电极层之间的相互作用很弱。在充放电过程中活性材料由于锂离子的嵌入和脱出会发生体积的膨胀和收缩，而集流体在此过程中体积几乎没有变化。二者体积变化的差异使得界面处产生应力，因此多次循环后活性材料会不可避免地从集流体上脱落下来，进而导致比容衰减。此外，常用的碳黑导电剂在电极层中构建的导电网络并不稳定，很容易在循环过程中发生破坏，这将导致锂离子电池的内阻增加以及部分活性材料无法参与电化学反应，从而导致极化增大和比容的衰减。锂离子电池还由于电极内部缓慢的电子传输和锂离子扩散动力学而表现出较差的倍率性能，这难以满足电动汽车对于高功率密度电池系统的需求。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电池正极集流体及其制备方法与应用，旨在解决现有电极易发生比容的衰减的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种电池正极集流体的制备方法，包括步骤：

将铝箔浸没在氢氧化钠溶液中进行化学刻蚀，接触预定时间，得到刻蚀铝箔集流体；

将活性材料、导电剂、聚合物粘接剂以及N-甲基吡咯烷酮溶剂混合搅拌，得到电极浆液；

将所述电极浆液涂覆在所述刻蚀铝箔集流体表面，干燥，得到电池正极集流体。

所述接触预定时间为30-60秒。

所述氢氧化钠的浓度为1mol/L。

所述活性材料、导电剂、聚合物粘接剂的质量比为8:1:1。

所述活性材料为磷酸铁锂。

所述导电剂为碳黑/碳纳米管复合导电剂。

优选地，所述导电剂为碳黑/碳纳米管复合导电剂中，碳黑和碳纳米管质量比为2:1。

优选地，所述碳黑的粒径为20-60nm；所述碳纳米管直径为15-25nm，长度为1-5μm。

本发明还提供一种电池正极集流体，由如上所述任一电池正极集流体的制备方法制备而成。

本发明还提供一种锂离子电池，包括上述电池正极集流体。