本發(fā)明涉及電池制作技術(shù)領(lǐng)域，具體的是一種集流體涂層的制備方法。
背景技術(shù)：
在電池的制作過程中，需要在金屬鋁箔或銅箔上涂覆正極或者負(fù)極材料，制成正負(fù)極片。其中，在金屬箔上涂覆導(dǎo)電劑可以極大的改善極片的導(dǎo)電性能。
目前，大多數(shù)電池生產(chǎn)廠家都是將導(dǎo)電涂層制成漿料，直接涂覆于集流體箔上，該種方法中，需要將導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、固化劑分散于有機(jī)溶劑中形成漿料，通過轉(zhuǎn)移涂布的方式涂覆于集流體箔的表面。在該種方法中，有機(jī)溶劑的需求量大，而且有機(jī)溶劑的選擇要求高，成本很高。再一方面，該種涂覆方式涂層與金屬箔之間容易由于膨脹系數(shù)的差別而造成結(jié)合力弱，電池的內(nèi)阻驟升，影響電池的循環(huán)壽命和安全性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種集流體涂層的制備方法，旨在能夠降低成本并且提高電池循環(huán)壽命。本發(fā)明是采用如下方案實(shí)現(xiàn)的：
一種集流體涂層的制備方法，方法包括，將由至少一種導(dǎo)電劑，至少一種粘結(jié)劑，至少一種固化劑組成的組合物利用高壓靜電噴涂技術(shù)噴涂在金屬箔的表面。
優(yōu)選地，利用高壓靜電噴涂技術(shù)將組合物噴涂在金屬箔的表面時(shí)，將金屬箔水平或豎直拉直，雙面同時(shí)進(jìn)行噴涂。
優(yōu)選地，所述組合物為粉狀混合物。
更優(yōu)選地，所述組合物的制備方法為：粘結(jié)劑和固化劑進(jìn)行預(yù)混制得膠粉，然后再將膠粉與導(dǎo)電劑干混，制得導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和固化物的組合物。
優(yōu)選地，利用高壓靜電噴涂技術(shù)噴涂了組合物的集流體在50～60℃的條件下烘烤交聯(lián)固化。
優(yōu)選地，所述組合物噴涂在金屬箔表面的厚度為0.5～2μm。
其中，金屬箔的表面刻蝕有凹槽，所述組合物利用高壓靜電噴涂技術(shù)噴涂在金屬箔的表面及填充于凹槽內(nèi)。
其中，所述凹槽的深度為0.5～2.0μm。
優(yōu)選地，所述組合物中，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，導(dǎo)電劑為90～95％，粘結(jié)劑4～5％，固化劑0.5～1。
其中，所述導(dǎo)電劑為科琴黑、乙炔黑、Super-P、碳纖維或碳納米管中的至少一種。
其中，所述粘結(jié)劑為，環(huán)氧樹脂、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯中的至少一種。
優(yōu)選地，所述金屬箔為鋁箔或銅箔。
其中，所述金屬箔為鋁箔，鋁箔的純度≥99.35％，厚度為12～25μm；或銅箔，銅箔的純度≥99.8％，厚度為12～30μm。
其中，所述固化劑為芳香族多胺、酸酐、酚醛樹脂、氨基樹脂、雙氰胺中的至少一種。
本發(fā)明中，采用高壓靜電噴涂技術(shù)，改進(jìn)了集流體上涂覆導(dǎo)電涂層的工藝，減少了有機(jī)溶劑的利用率，對(duì)環(huán)境友好。并且制造成本低，過程簡(jiǎn)單，攪拌時(shí)間短，無需過高溫度，方便易操作。
再進(jìn)一步，本發(fā)明中，將導(dǎo)電劑嵌入刻蝕鋁箔的凹槽內(nèi)，導(dǎo)電劑與集流體間的連接更緊固，導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)更深入。有利于提高電池的倍率性能、低溫性能和循環(huán)性能。
再進(jìn)一步，本發(fā)明選取的粘結(jié)劑，其本身的粘結(jié)強(qiáng)度以及刻蝕嵌入的特性，使得導(dǎo)電涂層與集流體間的粘合力增強(qiáng)。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
在本發(fā)明的實(shí)施中，組合物中為導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、固化劑組成的組合物，不包括含有有機(jī)溶劑的可用于制成同類涂層的組合物。
其中，在同類型的可以用于制作電池的導(dǎo)電劑都包括在內(nèi)，優(yōu)選選為科琴黑、乙炔黑、Super-P、碳纖維或碳納米管。
其中，在同類型的可以用于制作電池的粘結(jié)劑都包括在內(nèi)，優(yōu)選為環(huán)氧樹脂、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯。
其中，在同類型可以用于制作電池的固化劑都包括在內(nèi)，優(yōu)選為芳香族多胺、酸酐、酚醛樹脂、氨基樹脂、雙氰胺。
金屬箔，可以為鋁箔或銅箔。
金屬箔對(duì)金屬的純度要求盡可能高，鋁箔優(yōu)選純度≥99.35％，厚度為12～25μm，銅箔優(yōu)選純度≥99.8％，厚度為12～30μm。高純度鋁箔或高純度銅箔一方面能夠更好的與涂層粘附，提高電化學(xué)性能；合適的厚度在雙面刻蝕凹槽后不會(huì)降低鋁箔或者銅箔的強(qiáng)度，進(jìn)一步也不會(huì)降低集流體的強(qiáng)度，同時(shí)不會(huì)因?yàn)殇X箔或銅箔的厚度太厚而導(dǎo)致制成的電池過于厚重。
本發(fā)明的基礎(chǔ)方案為，將導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、固化劑組成的組合物直接利用高壓靜電噴涂技術(shù)噴涂于金屬箔的表面，所有在相同或相近領(lǐng)域采用該技術(shù)作為其技術(shù)的全部或部分都是本發(fā)明基礎(chǔ)方案的延伸。
本發(fā)明還包括主體方案之一，是將粘結(jié)劑和固化劑進(jìn)行預(yù)混制得膠粉，然后再將膠粉與導(dǎo)電劑干混，制得導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和固化物的組合物。
本發(fā)明還包括主體方案之二，高壓靜電噴涂技術(shù)在金屬箔的表面可以進(jìn)行雙面噴涂。雙面噴涂時(shí)，將金屬箔水平或豎直拉直，雙面同時(shí)進(jìn)行噴涂。然后走帶進(jìn)入分段式烤箱烘烤，烘烤完成后再進(jìn)行收卷。
本發(fā)明還包括的主體方案之三，組合物通過高壓靜電噴涂技術(shù)噴涂于金屬箔的表面之后，將金屬箔放置于50～60℃的條件下烘烤。進(jìn)一步，可采用分段式烤箱烘烤。
實(shí)施例1、
(1)對(duì)選用的厚度為20μm鋁箔進(jìn)行表面清潔預(yù)處理，清除表面的油污或其他雜質(zhì)，將鋁箔放置在0.5mol/L HCl和1mol/L AlCl3的混合溶液中浸泡，以60mA/cm2電流密度的直流電進(jìn)行擴(kuò)孔處理，保持15s，孔徑范圍為5～500μm，然后放置在1mol/L HCl溶液中恒溫45℃，以2mA/cm2電流密度進(jìn)行直流電化學(xué)刻蝕，刻蝕時(shí)間40s，刻蝕完成后，清洗、擦拭干凈并放置在50℃的環(huán)境中烘烤20min，烘烤完成后制得刻蝕鋁箔。
(2)稱取環(huán)氧樹脂與雙氰胺以5:1的比例混合攪拌，常溫下攪拌30min后，放入單螺桿熔融擠出機(jī)內(nèi)，擠出成片狀，然后放入粉碎機(jī)中將其粉末化，得到膠粉。
(3)將Super-P與步驟(2)中的膠粉干混，Super-P與膠粉的質(zhì)量比為19:1，常溫下高速攪拌2h，制得粉末導(dǎo)電涂料。
(4)將步驟(3)的粉末導(dǎo)電涂料通過高壓靜電噴涂的方式噴涂于刻蝕鋁箔表面，表面涂覆厚度控制范圍為0.5～2μm，經(jīng)分段式烤箱烘烤、交聯(lián)固化，烘烤的溫度控制為50℃～60℃。
(5)按照步驟(4)在另一面噴涂粉末導(dǎo)電涂料，烘烤完成后即得雙面導(dǎo)電涂層刻蝕鋁箔。
實(shí)施例2、
(1)對(duì)選用的厚度為20μm鋁箔進(jìn)行表面清潔預(yù)處理，清除表面的油污或其他雜質(zhì)，將鋁箔放置在0.5mol/L HCl和1mol/L AlCl3的混合溶液中浸泡，以60mA/cm2電流密度的直流電進(jìn)行擴(kuò)孔處理，保持15s，孔徑范圍為5～500μm，然后放置在1mol/L HCl溶液中恒溫45℃，以2mA/cm2電流密度進(jìn)行直流電化學(xué)刻蝕，刻蝕時(shí)間40s，刻蝕完成后，清洗、擦拭干凈并放置在50℃的環(huán)境中烘烤20min，烘烤完成后制得刻蝕鋁箔。
(2)稱取環(huán)氧樹脂與酚醛樹脂以4:1的比例混合攪拌，常溫下攪拌30min后，放入單螺桿熔融擠出機(jī)內(nèi)，擠出成片狀，然后放入粉碎機(jī)中將其粉末化，得到膠粉。
(3)將乙炔黑與步驟(2)中的膠粉干混，乙炔黑與膠粉的質(zhì)量比為9:1，常溫下高速攪拌2h，制得粉末導(dǎo)電涂料。
(4)將步驟(3)的粉末導(dǎo)電涂料通過高壓靜電噴涂的方式噴涂于刻蝕鋁箔表面，表面涂覆厚度控制范圍為0.5～2μm，經(jīng)分段式烤箱烘烤、交聯(lián)固化，烘烤的溫度控制為50℃～60℃。
(5)按照步驟(4)在另一面噴涂粉末導(dǎo)電涂料，烘烤完成后即得雙面導(dǎo)電涂層刻蝕鋁箔。
對(duì)照實(shí)施例1
本對(duì)比例與上述實(shí)施例1和實(shí)施例2的區(qū)別在于，本對(duì)比例使用有機(jī)溶劑，箔材為雙光無刻蝕鋁箔，涂覆方式為漿料轉(zhuǎn)移式涂覆，攪拌時(shí)間較長(zhǎng)。具體制備方案如下：
(1)對(duì)選用的厚度為20μm鋁箔進(jìn)行表面清潔預(yù)處理，清除表面的油污或其他雜質(zhì)。
(2)稱取PVDF(聚偏氟乙烯)與NMP(N-甲基吡咯烷酮)混合攪拌，PVDF固含量為4％，高速攪拌6h，溫度≤55℃，攪拌完成后得到膠液。
(3)將Super-P與步驟(2)中的膠液混合，Super-P與PVDF的比例為15:1，常溫下高速攪拌2h，制得導(dǎo)電涂料漿料。
(4)將步驟(3)制得的導(dǎo)電涂料通過轉(zhuǎn)移涂布的方式涂覆于鋁箔表面，涂覆厚度控制范圍為0.5～2μm，經(jīng)分段式烤箱烘烤，烘烤的溫度控制為110℃～120℃。
(5)按照步驟(4)在另一面涂覆導(dǎo)電涂層漿料，烘烤完成后即得雙面導(dǎo)電涂層鋁箔。
實(shí)施例1、實(shí)施例2與對(duì)照實(shí)施例1的性能測(cè)試數(shù)據(jù)表如表1.
表1實(shí)施例1、2與對(duì)照實(shí)施例1的性能測(cè)試數(shù)據(jù)表
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。