[发明专利]一种轻量化3D集流体复合材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种轻量化3D集流体复合材料，其特征在于，所述的3D集流体复合材料表面呈多孔结构，其包括孔隙率为40％～70％的导电聚合物网膜和包覆在其表面的导电金属层，导电金属覆盖所述导电聚合物网膜的上下表面并贯穿各孔隙之间，形成三维导电、导离子复合材料。

2.根据权利要求1所述一种轻量化3D集流体复合材料，其特征在于，所述导电聚合物网膜由静电纺丝技术制备而成，导电金属层直接镀覆在其表面，形成所述轻量化3D集流体复合材料。

3.根据权利要求1或2所述一种轻量化3D集流体复合材料，其特征在于，所述导电聚合物网膜的厚度为3μm～50μm；导电金属镀层的厚度为0.05μm～10μm。

4.根据权利要求1或2所述一种轻量化3D集流体复合材料，其特征在于，所述导电聚合物网膜孔隙率为40％～70％。

5.根据权利要求1或2所述一种轻量化3D集流体复合材料，其特征在于，所述导电聚合物网膜中聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对萘二甲酸乙二醇酯、及聚对苯二甲酰对苯二胺中的至少一种。

6.根据权利要求1或2所述一种轻量化3D集流体复合材料，其特征在于，所述导电聚合物网膜中导电添加剂为碳纳米管，所述碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的至少一种；碳纳米管的纯度大于99％，直径为50～200nm，长度为5～20μm；添加量为聚合物质量的1％～15％。

7.一种根据权利要求1-6任一项所述一种轻量化3D集流体复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，配制静电纺丝溶液：将碳纳米管与聚合物按质量比(5～10):(95～90)混匀后，加入有机溶剂中，配制质量百分比浓度为5％～15％的静电纺丝溶液；

步骤二，制备导电聚合物网膜：设定纺丝电压10kV～30kV，使用不锈钢针头，推进速度0.001mm/s，纤维收集在接地铝箔或不锈钢传送带上，接收距离5cm～15cm，静电纺丝得到所述导电聚合物网膜，辊压、剥离、收集即得；

步骤三，镀覆金属层：将上述导电聚合物网膜采用常规电化学电镀镀覆金属层，即得所述轻量化3D集流体复合材料。

8.根据权利要求7所述的一种轻量化3D集流体复合材料的制备方法，其特征在于，步骤二中有机溶剂为单卤代至全卤代烷、单卤代至全卤代醇、水、甲醇、甲酸、四氢呋喃、乙酸乙酯、甲基乙基酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种。

9.根据权利要求1-6任一项所述的轻量化3D集流体复合材料或权利要求7-8任一项所述的制备方法制得的轻量化3D集流体复合材料在锂离子电池、钠离子电池及钾离子电池的应用。