磷酸—氟化鈉—鉻酐改性正極鋁箔集流體的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及磷酸—氟化鈉—鉻酐改性正極鋁箔集流體的方法，其特征在于：將鋁箔用處理液在35℃～78℃溫度區(qū)間處理1min～30min,然后用水沖洗干凈，最后自然干燥或用70℃～180℃溫度區(qū)間的熱空氣干燥，制得含轉(zhuǎn)化膜的正極鋁箔集流體。含轉(zhuǎn)化膜的正極鋁箔集流體在電池或超級電容器中使用時，具有耐折性好、與正極材料的粘結(jié)力強、阻抗小、充放電性能優(yōu)異等優(yōu)點。
【專利說明】磷酸一氟化鈉一鉻酐改性正極鋁箔集流體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電池的正極鋁箔集流體制備的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種可用于鋰電池、鋰離子電池、聚合物電池和超級電容器的磷酸-氟化鈉-鉻酐改性的正極鋁箔集流體。
技術(shù)背景
[0002]鋰離子電池具有電池電壓高、能量密度高、無記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長、自放電低等優(yōu)點，正極材料的性能對鋰離子電池的性能起著決定的作用。目前，鋰離子電池主要由有機電解液(聚合物電解質(zhì))、隔膜、正極、負(fù)極、集流體等部件組成。由于鋰離子電池使用的液態(tài)有機電解液(或聚合物電解質(zhì))的導(dǎo)電能力較弱，為了實現(xiàn)鋰離子電池的大電流充放電性能，鋰離子電池的正極材料和負(fù)極材料一般都加工成粉末狀，再將正極材料的粉末或負(fù)極材料的粉末用粘合劑等粘結(jié)在集流體上，實現(xiàn)電流的收集。因此，對于鋰離子電池來說，集流體的表面狀況、集流體與正極材料和負(fù)極材料間的接觸阻抗、集流體在充放電過程中表面狀況變化情況對電池的性能有很大的影響。例如，充電時，鋰離子電池的正極鋁箔集流體容易發(fā)生鈍化而增大電極的極化，使電池的充放電性能明顯下降；鋰離子電池的正極鋁箔集流體與正極材料間粘接不牢固而出現(xiàn)掉粉的現(xiàn)象，影響電池的充放電性能和電池的安全性。
[0003]鋰離子電池的正極材料的粉末與鋁箔集流體粘結(jié)時，粘結(jié)部分是由被粘鋁箔、粘膠劑和石墨導(dǎo)電劑等部分組成。其中每一部分都影響粘結(jié)性能。目前，對被粘結(jié)鋁箔表面進行處理的研究較少，主要通過在鋰離子電池正極的鋁箔集流體上預(yù)先涂覆石墨烯或碳粉等改善鋁箔的性能，以實現(xiàn)以下作用。如，抑制電池極化，減少熱效應(yīng)，提高倍率性能、降低電池內(nèi)阻，明顯降低循環(huán)過程的動態(tài)內(nèi)阻增幅；提高電池的一致性，增加電池的循環(huán)壽命；提聞活性物質(zhì)與集流體的粘附力，降低極片制造成本；保護集流體不被電解液腐蝕；提聞磷酸鐵鋰電池的高溫和低溫性能，改善磷酸鐵鋰、鈦酸鋰材料的加工性能。不過，上述預(yù)先在鋁箔集流體上涂覆石墨烯、碳粉等方法對于改善正極鋁箔集流體性能的作用有限，且制備工藝復(fù)雜、成本高，為此本發(fā)明采用簡單的表面處理的方法改善鋰離子電池正極鋁箔集流體的表面性能，減少鋰離子電池正極鋁箔集流體與正極材料間的阻抗、減少正極的掉粉現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為避免現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明采用簡單的表面處理的方法改善鋰離子電池正極鋁箔集流體的表面性能，減小鋰離子電池正極鋁箔集流體與正極材料間阻抗、減少正極掉粉現(xiàn)象、改善電池的一致性，使樣品的大電流放電性能明顯的改善。為實現(xiàn)本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
將鋁箔用處理液在35°C?78°C溫度區(qū)間處理Imin?30 min,然后用水沖洗干凈，最后自然干燥或用70°C?180°C溫度區(qū)間的熱空氣干燥，制得含轉(zhuǎn)化膜的正極鋁箔集流體。
[0005]所述的處理液的組成如下:75%磷酸30 g/L?65g/L,氟化物I g/L?16 g/L,鉻酐10 g/L。
[0006]所述的氟化物是氟化鈉、氟化鉀、氟化鈣或氟化銨。
[0007]鋁箔放進處理液中時，磷酸與鋁表面發(fā)生反應(yīng)，生成的磷酸鋁與鉻酐反應(yīng)生成多孔性的表面膜。在處理液中的氟離子進入多孔膜中可在干燥過程中被固定住，對鋁表面性能起著改善的作用。含轉(zhuǎn)化膜的鋁箔作為鋰離子電池的正極集流體時，具有耐折性好、與正極材料的粘結(jié)力強、阻抗小、充放電性能優(yōu)異等優(yōu)點。
【具體實施方式】
[0008]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行進一步的說明。實施例僅是對本發(fā)明的進一步補充和說明，而不是對發(fā)明的限制。
[0009]實施例1
將鋁箔用處理液在55°C處理5min，用水沖洗干凈，自然干燥，制得含轉(zhuǎn)化膜的正極鋁箔集流體。所述的處理液的組成如下:75%磷酸50 g/L，氟化鈉5 g/L，鉻酐10 g/L。
[0010]制備的含轉(zhuǎn)化膜的鋁箔對折180°后回復(fù)至原來狀態(tài)記為180°，再折180°記為360°，依此類推。試驗表明，含轉(zhuǎn)化膜的鋁箔連續(xù)折9300°，不會折斷。將3g聚偏氟乙烯樹脂溶于29ml 二甲基乙酰胺中制得粘膠。將所述的粘膠涂覆在含轉(zhuǎn)化膜的鋁箔上，經(jīng)過180°C加熱處理IOmin后，剝離強度達到0.0863 N/mm2以上。在含轉(zhuǎn)化膜的鋁箔上涂覆磷酸鐵鋰樣品，在2C倍率電流下充放電時，首次循環(huán)的放電容量高于125mAh/g。而在未經(jīng)過處理的鋁箔上涂覆磷酸鐵鋰樣品，在2C倍率電流下，首次循環(huán)的放電容量只能達到107mAh/g°
[0011]含轉(zhuǎn)化膜的鋁箔作為鋰離子電池的正極集流體時，具有耐折性好、與正極材料的粘結(jié)力強、阻抗小、充放電性能優(yōu)異等優(yōu)點。
[0012]實施例2
將鋁箔置于處理液中，在78°C處理30 min,用水沖洗干凈，用100°C的熱空氣干燥，制得含轉(zhuǎn)化膜的正極鋁箔集流體。
[0013]所述的處理液的組成如下:75%磷酸65g/L，氟化鉀16 g/L，鉻酐10 g/L。
[0014]含轉(zhuǎn)化膜的鋁箔作為鋰離子電池的正極集流體時，具有耐折性好、與正極材料的粘結(jié)力強、阻抗小、充放電性能優(yōu)異等優(yōu)點。
[0015]實施例3
將鋁箔用處理液在35°C處理lmin，再用水沖洗干凈，最后用70°C的熱空氣干燥，制得含轉(zhuǎn)化膜的正極鋁箔集流體。所述的處理液的組成如下:75%磷酸30 g/L，氟化銨I g/L，鉻酐10 g/L。
[0016]含轉(zhuǎn)化膜的鋁箔作為鋰離子電池的正極集流體時，具有耐折性好、與正極材料的粘結(jié)力強、阻抗小、充放電性能優(yōu)異等優(yōu)點。
[0017]實施例4
將鋁箔置于處理液中，在78°C處理lmin，用水沖洗干凈，用70°C熱空氣干燥，制得含轉(zhuǎn)化膜的正極鋁箔集流體。所述的處理液的組成如下:75%磷酸65g/L，氟化鉀I g/L，鉻酐
10 g/Lο
[0018]含轉(zhuǎn)化膜的鋁箔作為鋰離子電池的正極集流體時，具有耐折性好、與正極材料的粘結(jié)力強、阻抗小、充放電性能優(yōu)異等優(yōu)點。
[0019]實施例5
將鋁箔用處理液在35°C處理30 min,用水沖洗干凈，最后用180°C的熱空氣干燥，制得含轉(zhuǎn)化膜的正極鋁箔集流體。所述的處理液的組成如下:75%磷酸65g/L，氟化鈉I g/L，鉻酐10 g/L。
[0020]含轉(zhuǎn)化膜的正極鋁箔集流體作為鋰離子電池的正極集流體時，具有耐折性好、與正極材料的粘結(jié)力強、阻抗小、充放電性能優(yōu)異等優(yōu)點。
[0021]實施例6
將鋁箔用處理液在65°C處理3min，用水沖洗干凈，最后用70°C的熱空氣干燥，制得含轉(zhuǎn)化膜的正極鋁箔集流體。所述的處理液的組成如下:75%磷酸50 g/L，氟化鈣16 g/L,鉻酐10 g/L。
[0022]含轉(zhuǎn)化膜的正極鋁箔作為鋰離子電池的正極集流體時，具有耐折性好、與正極材料的粘結(jié)力強、阻抗小、充放電性能優(yōu)異等優(yōu)點。
[0023]實施例7
將鋁箔用處理液在78°C處理5min，用水沖洗干凈，最后用170°C的熱空氣干燥，制得含轉(zhuǎn)化膜的正極鋁箔集流體。所述的處理液的組成如下:75%磷酸30 g/L，氟化銨5 g/L，鉻酐 10 g/L。
[0024]含轉(zhuǎn)化膜的正極鋁箔作為鋰離子電池的正極集流體時，具有耐折性好、與正極材料的粘結(jié)力強、阻抗小、充放電性能優(yōu)異等優(yōu)點。
【權(quán)利要求】
1.磷酸一氟化鈉一鉻酐改性正極鋁箔集流體的方法，其特征在于:將鋁箔用處理液在35°C?78°C溫度區(qū)間處理Imin?30 min,用水沖洗干凈，最后自然干燥或用70°C?180°C溫度區(qū)間的熱空氣干燥，制得含轉(zhuǎn)化膜的正極鋁箔集流體； 所述的處理液的組成如下:75%磷酸30 g/L?65g/L，氟化物I g/L?16 g/L，鉻酐10 g/Lο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸一氟化鈉一鉻酐改性正極鋁箔集流體的方法，其特征在于所述的氟化物是氟化鈉、氟化鉀、氟化鈣或氟化銨。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸一氟化鈉一鉻酐改性正極鋁箔集流體的方法，其特征在于所述的含轉(zhuǎn)化膜的正極鋁箔集流體用于鋰電池、鋰離子電池、聚合物電池或超級電容器。
【文檔編號】H01G11/86GK103872335SQ201410124982
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】童慶松, 鄭瑩潁, 王浪, 粟雪, 李秀華, 任媛媛, 呂超, 吳欽緣 申請人:福建師范大學(xué)