导电浆料、集流体、二次电池、电池模块、电池包和用电装置的制作方法

本申请涉及锂电池，尤其涉及一种导电浆料、集流体、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。

背景技术：

1、锂离子电池由于其能量密度高、循环寿命长、环境污染小等优点，广泛应用于手机、平板电脑、笔记本电脑、风力发电机组、太阳能电站等电子设备中。

2、锂离子电池的电极片主要包括活性材料层和集流体，活性材料层与集流体之间的粘结性能影响了电极片的循环寿命，活性材料层与集流体之间的导电性能关系到电池的电性能以及循环性能。因此，上述的问题也是本领域研究的重点之一。

技术实现思路

1、本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种导电浆料，能够增强集流体与导电涂层之间的导电性以及粘结性能，并且具有较好的耐水性，能提升二次电池运行过程中的稳定性，延长其循环寿命。

2、为了达到上述目的，本申请提供了一种导电浆料、集流体、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。

3、本申请的第一方面提供了一种导电浆料，包括如下原料组分：水性粘结剂，包括具有多羧基官能度的水性聚合物、导电剂、分散剂以及固化剂，固化剂用于与具有多羧基官能度的水性聚合物交联反应。

4、本申请通过在导电浆料中加入固化剂，固化剂与粘结剂发生交联反应，使得部分粘结剂分子链由线性变为更牢固的三维网络结构，由此提升了部分粘结剂分子的耐溶剂性、特别是耐水性溶剂性，确保了由该导电浆料形成的涂层在集流体上的结构完整性与高粘结力，并且能保持良好的导电性，提升二次电池运行的稳定性以及循环寿命。

5、在任意实施方式中，导电浆料按质量份数计包含：水性粘结剂100份 、导电剂50~150份、分散剂800~850份、固化剂3~16份。

6、根据本申请的实施方式，通过设置各原料组分的用量，能够使得导电浆料具有良好的分散性和工艺性，同时可以保证水性聚合物与固化剂进行交联反应后获得适当的交联度，以形成稳定的三维交联网络。由此，对于由该导电浆料形成的涂层，一方面，涂层中的导电剂可以由粘结剂聚合物分子三维交联网络束缚而保持稳定的均匀分散状态，以形成导电网络，从而使得涂层具有良好的导电性；另一方面，在电极经电解液浸泡后，涂层仍然能够保持良好的粘粘性能，提高电池的循环性能。

7、在任意实施方式中，具有多羧基官能度的水性聚合物包括水性丙烯酸树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物以及具有多羧基官能度的丙烯腈多元共聚物中的至少一种。

8、在任意实施方式中，水性丙烯酸树脂包括聚丙烯酸，丙烯酸、丙烯酸酯以及可选的其它乙烯不饱和单体的共聚物，或其组合；可选地，所述水性丙烯酸树脂包括数均分子量为300,000~800,000的聚丙烯酸；可选地，丙烯酸被部分中和成盐。

9、水性丙烯酸树脂具有良好的水溶性，能够保证导电浆料与水的浸润性，提升水性正极材料浆料在导电涂层表面的铺展以及正极膜层与导电涂层之间的粘结效果。

10、在任意实施方式中，固化剂包括具有两个以上羧酸可反应性官能团的化合物，可选地，羧酸可反应性官能团选自氮丙啶，环氧乙烷，氨基，碳化二亚胺基中的至少一种。

11、可选地，固化剂包括氮丙啶官能化合物、聚碳化二亚胺以及其盐类、环氧官能化硅烷化合物、接枝环氧硅烷的聚合物、聚乙烯亚胺中的至少一种，可选地，所述聚碳化二亚胺的数均分子量为10,000~40,000。

12、根据本申请的实施例，固化剂通过羧酸可反应性官能团与水性粘结剂中的羧基发生交联反应，形成三维交联网络。上述的固化剂具体实例与羧基反应效率高，生成的三维网络结构化学性质稳定，能够增强导电浆料与基体的粘结强度。

13、在任意实施方式中，分散剂包括水性溶剂，可选地，水性溶剂包括水。

14、在任意实施方式中，导电浆料的原料组分中还包括增稠剂，增稠剂包括黄原胶、羧甲基纤维素及其盐、或聚n-乙烯基乙酰胺中的至少一种。

15、在任意实施方式中，导电剂包括炭黑、石墨、乙炔黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管中的至少一种。

16、本申请的第二方面还提供一种用于制备上述任意实施例中的导电浆料的方法，该方法包括：将导电剂、分散剂以及水性粘结剂均匀混合，得到预混合物；向预混物中加入固化剂，均匀混合得到导电浆料。

17、由此，能够使得固化剂与水性粘结剂充分交联反应，生成更多三维网络结构，提升导电浆料的铺展效果以及与基体的粘结强度。

18、在任意实施方式中，固化剂与水性粘结剂的质量比为0.03~0.16。通过设置合理的比例，保证导电浆料具备足够的耐水性的同时，保证导电浆料的粘结性能。

19、本申请的第三方面还提供一种集流体，包括基材以及涂布在基材上的导电涂层，导电涂层包括导电剂和具有多羧基官能度的水性聚合物粘结剂，其中，水性聚合物经过交联形成三维网络结构。

20、在任意实施方式中，导电涂层是由上述任一实施例中的导电浆料固化形成的。

21、在任意实施方式中，基材包括铝箔或者含铝的高分子材料复合体。

22、在任意实施方式中，导电涂层与基材之间的剥离力n≥50n/m。导电涂层中设置的粘接剂提升了导电涂层与基材之间的粘结强度，提升了二次电池的循环寿命。

23、本申请的第四方面提供一种电极极片，包括：如本申请第三方面提供的集流体；以及活性材料层，设于集流体的导电涂层上。

24、在任意实施方式中，活性材料层包括：橄榄石结构的含锂磷酸盐、水性聚合物粘结剂。

25、本申请的第五方面提供一种二次电池，包括本申请第四方面的电极极片。

26、本申请的第六方面提供一种电池模块，包括本申请的第五方面的二次电池。

27、本申请的第七方面提供一种电池包，包括本申请的第六方面的电池模块。

28、本申请的第八方面提供一种用电装置，包括选自本申请的第五方面的二次电池、本申请的第六方面的电池模块或本申请的第七方面的电池包中的至少一种。

29、本申请通过在导电浆料中加入固化剂，固化剂与粘结剂发生交联反应，使得部分粘结剂分子链由线性变为更牢固的三维网络结构，同时羧基作为亲水基团，后续在导电涂层上涂布活性材料时，能更好的提升活性材料在导电涂层上的浸润、铺展与粘接效果，确保了活性材料层在集流体上的低电阻与高粘结力，并且能保持良好的导电性，提升二次电池运行的稳定性以及循环寿命。

1.一种导电浆料，其特征在于，包括如下原料组分：

2.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述导电浆料按质量份数计包含：

3.根据权利要求1或2所述的导电浆料，其特征在于，所述具有多羧基官能度的水性聚合物包括水性丙烯酸树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物以及具有多羧基官能度的丙烯腈多元共聚物中的至少一种。

4.根据权利要求1或2所述的导电浆料，其特征在于，所述水性丙烯酸树脂包括聚丙烯酸，丙烯酸、丙烯酸酯以及可选的其它乙烯不饱和单体的共聚物，或其组合；可选地，所述水性丙烯酸树脂包括数均分子量为300,000~800,000的聚丙烯酸；可选地，丙烯酸被部分中和成盐。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的导电浆料，其特征在于，所述固化剂包括具有两个以上羧酸可反应性官能团的化合物，可选地，所述羧酸可反应性官能团选自氮丙啶，环氧乙烷，氨基，碳化二亚胺基中的至少一种；

6.根据权利要求2所述的导电浆料，其特征在于，所述分散剂包括水性溶剂，可选地，所述水性溶剂包括水。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的导电浆料，其特征在于，所述导电浆料的原料组分中还包括增稠剂，所述增稠剂包括黄原胶、羧甲基纤维素及其盐、或聚n-乙烯基乙酰胺中的至少一种。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的导电浆料，其特征在于，所述导电剂包括炭黑、石墨、乙炔黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管中的至少一种。

9.一种用于制备权利要求1至8中任一项所述的导电浆料的方法，其特征在于，所述方法包括：

10.一种集流体，其特征在于，包括基材以及涂布在所述基材上的导电涂层，所述导电涂层包括导电剂和具有多羧基官能度的水性聚合物粘结剂，其中，所述水性聚合物经过交联形成三维网络结构。

11.根据权利要求10所述的集流体，其特征在于，所述导电涂层是由如权利要求1-8中任一项所述的导电浆料固化形成的。

12.根据权利要求10或11所述的集流体，其特征在于：所述基材包括铝箔或者含铝的高分子材料复合体。

13.根据权利要求10或11所述的集流体，其特征在于：所述导电涂层与所述基材之间的剥离力n≥50n/m。

14.一种电极极片，其特征在于，包括：

15.根据权利要求14所述的电极极片，其特征在于，所述活性材料层包括：橄榄石结构的含锂磷酸盐、水性聚合物粘结剂。

16.一种二次电池，其特征在于，包括如权利要求14或15所述的正极极片。

17.一种电池模块，其特征在于，包括权利要求16所述的二次电池。

18.一种电池包，其特征在于，包括权利要求17所述的电池模块。

19.一种用电装置，其特征在于，包括选自权利要求16所述的二次电池、权利要求17所述的电池模块或权利要求18所述的电池包中的至少一种。