一種集流體及其制備方法、蓄電池技術

本發明專利技術公開了一種集流體及其制備方法、和蓄電池。本發明專利技術的集流體包括：鋁箔、設置在鋁箔第一表面和/或第二表面的氟化鋁層、和設置在氟化鋁層表面的聚多巴胺層。本發明專利技術的制備方法，包括步驟：S1:在鋁箔的第一表面和/或第二表面設置氟化鋁層；S2:在氟化鋁層的表面設置聚多巴胺層。本發明專利技術的蓄電池包括本發明專利技術的集流體，具有良好的耐高溫性能及耐腐蝕性能，因此大大提高了蓄電池的安全性能。

【技術實現步驟摘要】
一種集流體及其制備方法、蓄電池
本專利技術涉及電池
，尤其涉及一種集流體及其制備方法、蓄電池。
技術介紹
近年來，多發生蓄電池著火事件，造成嚴重的經濟損失。研究表明，電池在高溫、短路等極端條件下，會引起電池熱失控導致高溫著火現象，從而造成安全性問題。其中，目前用于蓄電池的集流體的耐高溫性能和耐腐蝕性能不是很好，直接影響到電池的安全問題，因此，研究和開發耐高溫性能和耐腐蝕性能的集流體已成為可充電式蓄電池安全發展的關鍵所在。
技術實現思路
(一)要解決的技術問題為了解決現有技術的上述問題，本專利技術提供一種集流體，將本專利技術集流體應用于可充電式蓄電池，使其具有良好的耐高溫和耐腐蝕性能，從而具有較高的安全性。(二)技術方案為了達到上述目的，本專利技術采用的主要技術方案包括：根據本專利技術的一方面，提供了一種集流體，包括：鋁箔、設置在鋁箔第一表面和/或第二表面的氟化鋁層、設置在氟化鋁層表面的聚多巴胺層。可選地，根據本專利技術的集流體，所述聚多巴胺層的厚度為5～25nm。根據本專利技術的另一方面，提供了一種集流體的制備方法，其包括步驟：S1:在鋁箔的第一表面和/或第二表面設置氟化鋁層；S2:在所述氟化鋁層的表面設置聚多巴胺層。可選地，根據本專利技術的制備方法，在步驟S1中，用氫氟酸水溶液對鋁箔進行淋洗或浸泡，之后用水淋洗去除表面的氫氟酸水溶液，從而在鋁箔的第一表面和/或第二表面設置氟化鋁層。可選地，根據本專利技術的制備方法，所述氫氟酸水溶液的質量濃度為1％～10％。可選地，根據本專利技術的制備方法，在步驟S2中，將表面設置氟化鋁層的鋁箔浸入或淋洗堿性的多巴胺水溶液，反應后，取出，烘干，從而在所述氟化鋁層的表面設置聚多巴胺層。可選地，根據本專利技術的制備方法，所述多巴胺在水溶液中質量濃度為0.5～3mg/L，所述多巴胺的水溶液的pH值為7.5～8.5。可選地，根據本專利技術的制備方法，所述多巴胺的水溶液采用三羥甲基氨基甲烷調節PH值為堿性。可選地，根據本專利技術的制備方法，反應時間為4～24h，烘干溫度為80～120℃。根據本專利技術的另一方面，提供了一種蓄電池，所述蓄電池包括正極、負極、電解質，其中，所述正極和/或所述負極包括本專利技術的集流體，或所述正極和/或所述負極包括本專利技術制備方法得到的集流體。(三)有益效果本專利技術提供的集流體，包括氟化鋁層，氟化鋁層具備耐腐蝕性能，尤其具備耐氟化氫腐蝕的性能，因此使集流體具備了耐腐蝕的性能。在氟化鋁層的表面設置了聚多巴胺層，進一步提高了集流體的耐腐蝕性能，并提高了集流體的耐高溫性能。根據本專利技術的集流體的制備方法，可以制備出耐高溫和耐腐蝕性能的集流體。本專利技術制備方法的反應條件溫和，避免了使用有機溶劑對環境造成的污染，且操作簡單，反應條件與改性過程易于控制。根據本專利技術的蓄電池，具有良好的耐高溫和耐腐蝕性能，因此其具備良好的安全性能。附圖說明圖1為實施例4、5和對比例4和5的循環性能測試圖；圖2為對比例1的集流體的SEM照片；圖3為對比例2的集流體的SEM照片；圖4為對比例3中集流體的SEM照片。具體實施方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施方式及實施方式中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施方式來詳細說明本專利技術。以下結合具體實施例對本申請作進一步詳細描述，這些實施方式不能理解為限制本申請所要求保護的范圍。根據本專利技術的一方面，提供了一種集流體，包括：鋁箔、設置在鋁箔第一表面和/或第二表面的氟化鋁層、和設置在氟化鋁層表面的聚多巴胺層。本專利技術提供的集流體，包括氟化鋁層，氟化鋁層具備耐腐蝕的性能，尤其具備防止氟化氫腐蝕的性能，因此使集流體具備了耐腐蝕的性能。在氟化鋁層的表面設置了聚多巴胺層，進一步提高了集流體的耐腐蝕性能，并提高了集流體的耐高溫性能。本專利技術提供的集流體，由于含有聚多巴胺層，其可耐230℃以上的高溫；另外由于含有氟化鋁層和聚多巴胺層，因此具有耐強腐蝕性能，尤其可以耐氫氟酸，因此提高了采用其的蓄電池的安全性能。根據本專利技術集流體的一種實施方式，聚多巴胺層的厚度為5～25nm。典型但非限制性地進一步優選6nm、7nm、8nm、9nm、10nm、11nm、12nm、13nm、14nm、15nm、16nm、17nm、18nm、19nm、20nm、21nm、22nm、23nm、24nm、和25nm。聚多巴胺層的厚度在5～25nm時，既可以使集流體的耐高溫性能和耐腐蝕性能良好，又可以使集流體的其它性能保持良好。其中，氟化鋁層在鋁箔上一般來說設置量為0.2～0.4g/m2。根據本專利技術的另一方面，提供了一種集流體的制備方法，其包括步驟：S1:在鋁箔的第一表面和/或第二表面設置氟化鋁層；S2:在所述氟化鋁層的表面設置聚多巴胺層。根據本專利技術的集流體的制備方法，可以制備出包括：鋁箔、設置在鋁箔第一表面和/或第二表面的氟化鋁層、和設置在氟化鋁層表面的聚多巴胺層。根據本專利技術的制備方法得到的集流體，由于含有氟化鋁層和聚多巴胺層，因此具有耐高溫性和耐腐蝕性能。本專利技術制備方法的反應條件溫和，避免了使用有機溶劑對環境造成的污染，且操作簡單，反應條件與改性過程易于控制。根據本專利技術的制備方法的一種實施方式，在步驟S1中，用氫氟酸水溶液對鋁箔進行淋洗或浸泡，之后用水淋洗去除表面的氫氟酸水溶液，從而在鋁箔的第一表面和/或第二表面設置氟化鋁層。根據本專利技術的制備方法，鋁箔的第一表面，和第二表面，是指鋁箔中表面積最大的相對的兩個表面，即可以用于涂覆活性物質的表面。其中當需要再鋁箔的一面形成氟化鋁層時，僅在其第一面淋洗氫氟酸水溶液；當需要兩面形成氟化鋁層時，在其兩面均淋洗氫氟酸水溶液，或者將其浸泡在氫氟酸水溶液中，浸泡時間一般為5～30min。根據本專利技術制備方法的一種實施方式，氫氟酸水溶液的質量濃度為1％～10％。典型但非限制性的優選1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％。氫氟酸水溶液的質量濃度，是指質量百分比濃度。其質量百分比濃度在1％～10％的范圍內時，既可以保證在鋁箔的表面形成氟化鋁層，又可以保證氫氟酸水溶液不會腐蝕鋁箔至穿孔。且氫氟酸水溶液的濃度在1％～10％的范圍內時，可以在鋁箔上形成設置量在0.2～0.4g/m2的氟化鋁層。其中，使用濃度為1％～10％的氫氟酸水溶液對鋁箔進行淋洗，強酸溶液在鋁箔表面產生一定的酸蝕作用形成氟化鋁層，后經水淋去除表面的氫氟酸水溶液，反應原理如下：6HF+2AL＝3H2+2ALF3。根據本專利技術制備方法的一種實施方式，在步驟S2中，將表面設置氟化鋁層的鋁箔浸入堿性的多巴胺水溶液，反應后，取出，烘干，從而在氟化鋁層的表面設置聚多巴胺層。在本專利技術制備方法中，采用多巴胺水溶液對表面生成有氟化鋁層的鋁箔進行處理，多巴胺的鄰苯二酚基團在水溶液中被溶解氧化生成具有鄰苯二醌的多巴胺醌化合物，多巴胺與多巴胺醌反應，耦合形成交聯鍵，并在氟化鋁膜層上形成致密的聚多巴胺層。該聚多巴胺層具有耐高溫性能，并具有較強的耐腐蝕性能。當需要在集流體的兩面均形成聚多巴胺層時，可以將S1步驟得到的鋁箔浸泡在聚多巴胺水溶液中，或采用兩面淋洗的方式；當僅需要在一面形成聚多巴胺層時，可以僅對一面采用淋洗的方式進行。根據本專利技術制備方法的一種實施方式，多巴胺在水溶液中質量濃度為0.5～3mg/L，多巴胺的水溶液的pH值為7.5～本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種集流體，其特征在于，包括：鋁箔、設置在所述鋁箔第一表面和/或第二表面的氟化鋁層、設置在所述氟化鋁層表面的聚多巴胺層。

【技術特征摘要】
1.一種集流體，其特征在于，包括：鋁箔、設置在所述鋁箔第一表面和/或第二表面的氟化鋁層、設置在所述氟化鋁層表面的聚多巴胺層。2.如權利要求1所述的集流體，其特征在于，所述聚多巴胺層的厚度為5～25nm。3.一種集流體的制備方法，其特征在于，包括步驟：S1:在鋁箔的第一表面和/或第二表面設置氟化鋁層；S2:在所述氟化鋁層的表面設置聚多巴胺層。4.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于，在步驟S1中，用氫氟酸水溶液對鋁箔進行淋洗或浸泡，之后用水淋洗去除表面的氫氟酸水溶液，從而在鋁箔的第一表面和/或第二表面設置氟化鋁層。5.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述氫氟酸水溶液的質量濃度為1％～10％。6.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：范歡歡，孫敏敏，婁忠良，
申請(專利權)人：桑德集團有限公司，桑頓新能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：西藏,54