一种双极性集流体及其制备方法
10% ?20%O
[0020]c.打印聚合物阻挡膜层:在导电基体薄膜的两表面打印所绘制聚合物阻挡膜层图样，通过色度、饱和度、亮度的设置和重复打印控制打印膜层厚度在0.1?15 μ m ;—面打印完成后在40?160°C下真空干燥除去溶剂后，再打印另一面，最后在70?280°C，0.1?3MPa下热压定型和退火处理。
[0021]3)复合导电分流层:在覆盖聚合物阻挡膜层的导电基体薄膜上下表面采用真空蒸镀、流延、旋涂、热压、喷墨打印等方法复合导电分流层。导电分流层厚度为0.05?5μπι。
[0022]本发明提供的双极性集流体，在其一面涂覆正极活性材料，另一面涂覆负极活性材料，组成双极性电极片，相邻两个电极片之间填充电解液或凝胶态电解质并以隔膜隔开，这样若干个双极性电极片串联起来形成叠片结构的高电压电池。高电压电池充放电时，电子在双极性集流体的一个表面富集，并穿越双极性集流体的内部，传输至另一表面，这样，双极性集流体在有效阻碍锂离子通过的同时，起到收集和传导电子流的作用。
[0023]本发明的技术优势体现在:
[0024]I)聚合物阻挡膜层可有效阻碍电解液或凝胶电解质在双极性集流体内部的渗漏，防止电池短路；
[0025]2)聚合物阻挡膜层双面互补的交错覆膜结构与导电分流层的协同作用，增加了双极性集流体表面电荷分布的均匀性，并最大限度减轻了聚合物阻挡膜层对双极性集流体导电性能弱化的影响，降低了集流体的表面接触电阻；
[0026]3)采用喷墨打印方法制备双极性集流体，不仅高效节能清洁，而且适用于大量的工业化生产。
【附图说明】
[0027]图1为聚合物阻挡膜层的交错覆膜结构示意图，图中:(a)交错覆膜结构实例，(b)局部区域放大的某实例三维结构图，(C)横截面图；1_导电基体薄膜；2a_A面的聚合物阻挡膜层；2b-B面的聚合物阻挡膜层；d-A面和B面覆膜微区的重叠部分，5 μ m ^ d ^ 5mm ；
[0028]图2为双极性集流体横截面图，图中:3_导电分流层；4_裂纹；5_双极性集流体；
[0029]图3为高电压电池叠片结构示意图，图中:6_正极活性材料；7_负极活性材料；8-隔膜；9_绝缘边框；
[0030]图4为电池充(放)电时双极性集流体表面及内部的电子分布及移动示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和具体实施例对本发明进行说明如下:
[0032]如图1所示，在导电基体薄膜I的A表面和B表面分别喷墨打印聚合物阻挡膜层2a和2b，2a和2b的覆膜微区均匀间隔排列，交错互补，且相互之间存在宽度为d的重叠区域(5 μ m彡d彡5mm)。覆膜微区的图案可以是圆形、方形、菱形、条形、三角形、正η边形等多种样式中的一种或几种。在导电基体薄膜I和聚合物阻挡膜层2a和2b表面分别复合导电分流层3组成双极性集流体5，如图2所示。在双极性集流体5 —面涂覆正极活性材料6，另一面涂覆负极活性材料7组成双极性电极片，将双极性电极片镶嵌在绝缘边框9里面，相邻两个双极性电极片之间填充电解液或凝胶电解质并以隔膜8隔开，若干个双极性电极片串联起来形成叠片结构的高电压电池，如图3所示。聚合物阻挡膜层2a和2b以及重叠的覆膜微区保证电解液不会透过导电基体薄膜I中可能存在的裂纹4造成电池短路，而聚合物阻挡膜层2a、2b的交错结构和导电分流层3使得集流体的电子转移过程中电子均匀分布，如图4所示，最大限度保留了导电基体薄膜I的导电性能，降低了集流体与正负极之间的接触电阻。
[0033]实施例一:
[0034]本实施例中，双极性集流体包括:导电基体薄膜I采用导电填料与聚合物基体材料复合的聚合物复合导电薄膜；聚合物阻挡膜层2a和2b采用聚偏氟乙烯；导电分流层3采用碳黑和聚偏氟乙烯复合涂层。
[0035]本实施例的双极性集流体制备方法如下:
[0036]I)对导电基体薄膜进行预处理:
[0037]取厚度35 μ m厚的聚合物复合导电薄膜，裁剪成A4纸大小，分别用去离子水和乙醇对所用的聚合物复合导电薄膜表面喷淋清洗，除去表面灰尘油污，热风干燥lmin。
[0038]2)打印聚合物阻挡膜层:
[0039]a.聚合物阻挡膜层打印用墨水配制:以质量百分比计:聚偏氟乙烯5%，保湿剂丙三醇5%，1%的0P-10水溶液2%，N-甲基吡咯烷酮余量，将以上物质的溶液混合均匀，室温搅拌4h，超声处理30min，经多级过滤除去粒径大于0.2 μ m的杂质得到打印墨水
[0040]b.绘制聚合物阻挡膜层交错图样:利用画图软件，绘制聚合物阻挡膜层的交错图样(图1)，可以为圆点，方形，菱形，条纹等。(圆点:直径2mm，相连排列；方形:覆膜微区边长2mm,未覆膜微区边长1.5mm ;菱形:覆膜微区边长2mm,未覆膜微区边长1.5mm ;细条纹:覆膜微区宽2mm，未覆膜微区宽1.125mm。)聚合物阻挡膜层的总覆膜面积占聚合物复合导电薄膜表面积的64%，聚合物复合导电薄膜的另一表面的覆膜微区图案交错一列以使得两表面的覆膜微区对应互补。
[0041]c.将裁剪好的聚合物复合导电薄膜粘在A4纸上，根据所绘制图样，在聚合物复合导电薄膜的表面打印交错的间隔图案，通过色度、饱和度、亮度的设置和重复打印控制打印膜层的厚度在5 μ m ;—面打印完成后在120°C下真空干燥lh，用同样方法在另一面打印，120°C下再次真空干燥2h，最后在150°C，0.5MPa，热压2min定型，自然冷却至室温。
[0042]4)涂布导电分流层:将炭黑和聚偏氟乙烯按重量百分比炭黑:聚偏氟乙烯=9:1混合于N-甲基吡咯烷酮中，制成浆料，涂覆在交错覆膜的聚合物复合导电薄膜两面形成厚度2?5 μ m的导电分流层，得到最终的防漏，质轻，导电性能良好的双极性集流体。
[0043]实施例二:
[0044]本实施例中，双极性集流体包括:导电基体薄膜I采用导电填料与聚合物基体材料复合的聚合物复合导电薄膜；聚合物阻挡层2a和2b采用聚苯胺；导电分流层3采用碳黑和聚偏氟乙烯复合涂层。
[0045]在双极性集流体制备过程中聚合物阻挡层采用导电聚合物聚苯胺。其墨水配方:均采用质量百分比，0.125g聚苯胺/20ml 1%的硫酸溶液，保湿剂丙三醇5%，1%的0P-10水溶液2%，室温搅拌4h，超声处理30min，经多级过滤除去粒径大于0.2 μ m的杂质得到打印墨水。其余与实施例1制备方法相同
[0046]实施例三:
[0047]本实施例中，双极性集流体包括:导电基体薄膜I采用导电填料与聚合物基体材料复合的聚合物复合导电薄膜；聚合物阻挡层2a和2b采用聚苯乙烯；导电分流层3采用碳黑和聚偏氟乙烯复合涂层。
[0048]在双极性集流体制备过程中聚合物阻挡层采用聚苯乙烯，其墨水配方:均采用质量百分比，聚苯乙烯2%，保湿剂丙三醇5%，1%的0P-10水溶液2%，甲苯余量，室温搅拌4h，超声处理30min，经多级过滤除去粒径大于0.2 μ m的杂质得到打印墨水。其余与实施例1制备方法相同。
[0049]实施例四:
[0050]本实施例中，双极性集流体包括:导电基体薄膜I采用导电填料与聚合物基体材料复合的聚合物复合导电薄膜；聚合物阻挡层2a和2b采用PED0T/PSS(聚(3，4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸)；导电分流层3采用碳黑和聚偏氟乙烯复合涂层。
[0051]在双极性集流体制备过程中聚合物阻挡层采用PED0T/PSS，其墨水配方:均采用体积百分比，1.3wt%的PED0T/PSS溶液86vol.%，保湿剂丙三醇4.5vol.%，曲拉通X-1000.045vol.%,去离子水余量,室温搅拌4h,超声处理30min,经多级过滤除去粒径大于
0.2 μ m的杂质得到打印墨水。其余与实施例1制备方法相同。
[0052]实施例五
[0053]本实施例中，双极性集流体包括:导电基体薄
文档序号 :
【 8262821 】
技术研发人员：陈永翀,何颖源,张艳萍,张萍,王秋平
技术所有人：北京好风光储能技术有限公司
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
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