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正极水性涂碳铝箔涂料及其制备方法与流程

2022-10-26 13:53:51 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及锂离子电池技术领域,尤其涉及一种正极水性涂碳铝箔涂料及其制备方法。


背景技术:

2.集流体是锂离子电池中不可或缺的重要部件之一,集流体与电极活性物质接触,具有承载电极活性物质与汇集输出电流的多重功能。涂碳铝箔是将分散好的导电碳材料即涂碳涂料涂覆在铝箔表面烘干后获得,使用涂碳铝箔作为锂离子电池的正极集流体可以提供极佳的静态导电性能,大幅降低正极活性物质与集流体之间的接触电阻,增加正极活性物质的浸润性和黏附力,提高电池一致性,改善电池性能。
3.对于涂碳铝箔涂料的性能评价主要有浆料稳定性、附着力、耐溶剂、剥离强度(与正极活性物质之间的剥离强度)和表面接触电阻等方面。现有的水性涂碳铝箔涂料由粘结剂、导电碳材料和溶剂三种材料构成,一般能够满足客户对附着力、耐溶剂和表面接触电阻性能的要求,但稳定性和剥离强度还有待提升。一方面,作为涂碳铝箔涂料主要组分之一的导电碳材料难以直接分散在水中,即便有粘结剂或润湿分散剂的辅助分散作用,依然会在短时间内出现沉降现象,造成涂碳铝箔涂料的浆料稳定性不足。另一方面,剥离强度作为最重要的性能指标,提高剥离强度可以进一步提高锂离子电池的整体性能。
4.现有技术通过聚乙烯吡咯烷酮(pvp)或纤维素等材料对导电碳材料进行接枝改性来提高稳定性,但在实际应用中,pvp在常压下对导电碳材料的表面接枝率低,且往往对涂碳层的耐溶剂性、剥离强度和表面接触电阻有负面作用。同时,随着锂离子电池技术的发展,市场对涂碳铝箔与正极活性物质之间的剥离强度也提出了更高的要求。因此开发出一款剥离强度高且浆料稳定性好的涂碳铝箔涂料是十分有必要的。


技术实现要素:

5.针对现有技术中涂碳铝箔涂料存在的浆料稳定性不足和剥离强度低的问题,本发明提供了一种正极水性涂碳铝箔涂料及其制备方法。
6.第一方面,本发明提供了一种正极水性涂碳铝箔涂料,包括以下重量组分:
7.粘结剂10~25份;
8.导电碳材料40~60份;
9.第一溶剂15~45份;
10.其中,所述粘结剂为含有机金属盐基团的水溶性丙烯酸树脂,1g所述水溶性丙烯酸树脂中含有0.8~1.56mmol的所述有机金属盐基团。
11.第二方面,本发明提供了一种第一方面的正极水性涂碳铝箔涂料的制备方法,包括:
12.将粘结剂10~25份、导电碳材料40~60份和第一溶剂15~45份进行混合,获得正极水性涂碳铝箔涂料。
13.本发明提供了一种正极水性涂碳铝箔涂料,包括以下重量组分:粘结剂10~25份、导电碳材料40~60份、第一溶剂15~45份,粘结剂为含有机金属盐基团的水溶性丙烯酸树脂,1g水溶性丙烯酸树脂中含0.8~1.56mmol的有机金属盐基团。其中,粘结剂的水溶性丙烯酸树脂还含有羧基、磺酸基和羟基。粘结剂中的羧基和磺酸基可以提高粘结剂对导电碳材料的分散润湿性和成膜后对基体的附着力;金属羧酸盐和金属磺酸盐作为有机金属盐可以大幅提高涂碳层对正极活性物质的剥离强度;碳材料经过酸蚀后比表面积提高,增大了涂碳层与正极活性物质的接触面积,进一步提高剥离强度;同时碳材料经过酸蚀后增加了反应活性位点,使用粘结剂进行改性得到改性导电碳材料,显著提高了涂碳铝箔涂料的稳定性且不会对其他性能产生负面作用,获得了剥离强度高且浆料稳定性好的正极水性涂碳铝箔涂料。
附图说明
14.图1是本发明提供的一种正极水性涂碳铝箔涂料的涂碳铝箔涂覆实物图。
具体实施方式
15.为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步的详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
16.第一方面,本发明实施例公开了一种正极水性涂碳铝箔涂料,包括以下重量组分:
17.粘结剂10~25份;
18.导电碳材料40~60份;
19.第一溶剂15~45份;
20.其中,所述粘结剂为含有机金属盐基团的水溶性丙烯酸树脂,1g所述水溶性丙烯酸树脂中含有0.8~1.56mmol的所述有机金属盐基团。
21.进一步的,锂离子电池通常采用铜箔和铝箔作为集流体,由于铜箔在较高电位时易被氧化,主要用于电位较低的负极集流体,而铝箔在低电位时腐蚀问题较为严重,主要用于正极集流体。涂碳涂料是涂碳铝箔技术的核心,分为水性(水剂体系)和油性(有机溶剂体系)两种类型,水性涂料更符合绿色环保的要求,将正极水性涂碳铝箔涂料涂覆在铝箔表面就得到了涂碳铝箔。正极水性涂碳铝箔涂料由粘结剂、导电碳材料和溶剂作为主要成分,粘结剂保证附着力,导电碳材料作为导电填料,添加溶剂可形成分散液利于涂覆。水溶性丙烯酸树脂是以水为溶剂或分散介质,通过丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基类单体及水性单体为主要原料合成的树脂。水溶性丙烯酸树脂对导电碳材料有比较强的分散能力和粘附力,能够提高涂碳铝箔的导电性和附着力。水溶性丙烯酸树脂的有机金属盐基团在聚合物分子链上引入金属离子,金属离子的引入大大提高了涂碳铝箔涂层与正极活性物质的剥离强度。
22.可选的,所述有机金属盐基团包括金属羧酸盐和金属磺酸盐;
23.所述金属羧酸盐选自羧酸钙、羧酸钠、羧酸镁、羧酸锂、羧酸钾中的一种或多种;
24.所述金属磺酸盐选自磺酸钙、磺酸钠、磺酸镁、磺酸锂、磺酸钾中的一种或多种;
25.所述金属羧酸盐与所述金属磺酸盐的摩尔比为1~2。
26.进一步的,金属羧酸盐和金属磺酸盐除了能够通过交联改善涂碳铝箔涂层的物理机械性能外,还可以提高涂碳铝箔涂层与正极活性物质之间的剥离强度。涂碳铝箔涂层中的金属羧酸盐和金属磺酸盐不需要更多的粘结剂就可以形成金属离子键,羧酸根基团和磺酸根基团的一端连接涂碳铝箔涂层,另一端连接正极活性物质,大大提高了涂碳铝箔涂层与正极活性物质的剥离力。
27.可选的,所述粘结剂中的水溶性丙烯酸树脂还含有羧基、磺酸基和羟基;
28.所述羧基与所述金属羧酸盐的摩尔比为0.5~1.5;
29.所述磺酸基与所述金属磺酸盐的摩尔比为0.5~1.5;
30.所述羧基与所述磺酸基的摩尔比为1~2。
31.进一步的,羧基和磺酸基可以提高粘结剂对导电碳材料的分散润湿性和成膜后对涂碳铝箔基材的附着力,羟基与导电碳材料表面的羧基接触进行接枝反应生成改性导电碳材料,提高浆料稳定性。羟基为醇羟基或酚羟基的一种或两种,优选伯醇羟基。
32.可选的,所述导电碳材料为浆料状态,所述导电碳材料包括以下重量组分:
33.改性导电碳材料8~25份;
34.第二溶剂60~100份。
35.可选的,所述改性导电碳材料包括碳基材料及包覆于所述碳基材料至少部分表面的所述粘结剂;
36.所述第二溶剂包括水和第二有机溶剂。
37.可选的,所述碳基材料为经过酸蚀处理的碳材料,所述碳材料包括导电炭黑sp、乙炔黑、炉黑、石墨、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种。
38.进一步的,碳材料包括导电炭黑sp、乙炔黑、炉黑、石墨、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种。导电炭黑sp的颗粒结构呈链状或葡萄状,单个碳黑颗粒具有非常大的比表面积,有利于颗粒之间紧密接触在一起组成导电网络;乙炔黑是由碳化钙法或粗汽油热解时副产气分解精制得到乙炔再连续热解后得到的碳黑,炉黑是烃类在反应炉中不完全燃烧和热解而生成碳黑,乙炔黑与炉黑具有优良的导电性和吸液性;石墨的颗粒与颗粒之间呈点接触的形式,构成一定规模的导电网络结构;石墨烯独特的片状结构(二维结构)导致接触为点面接触而不是常规的点点接触形式,可以最大化的发挥导电剂作用;碳纳米管呈内部中空的长柱状,利用碳纳米管作为导电剂可以较好的布起完善的导电网络。导电碳材料具有共性的问题,那就是工艺上分散困难,因此往往需要添加分散剂或改性剂。
39.进一步的,由于碳材料在涂碳铝箔涂料中的分散困难、浆料稳定性不足,本实施例通过对碳材料进行酸蚀获得碳基材料,再利用粘结剂对碳基材料进行改性获得改性导电碳材料,将改性导电碳材料以浆料的形式添加于正极水性涂碳铝箔涂料中。碳材料经过酸蚀后部分表面含有羧基,粘结剂含有的羟基与碳基材料表面的羧基进行接枝反应生成改性导电碳材料,改性导电碳材料的一端与碳基材料表面结合,另一端浸润在水中提供阻力和静电斥力,使导电碳材料悬浮在涂碳铝箔涂料中,不易沉降,增加浆料稳定性。本实施例利用粘结剂自身组分含有的羟基进行改性,而不是额外添加分散剂或改性剂,对涂碳铝箔涂料的其他性能没有影响,制备流程也更简单。
40.可选的,所述第一溶剂包括水和第一有机溶剂;
41.所述第一有机溶剂包括乙醇、正丁醇、叔丁醇、异丁醇、正丙醇、异丙醇、乙二醇单
丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或多种;
42.其中,所述水的重量份为5~15份,所述第一有机溶剂的重量份为10~30份。
43.进一步的,第一溶剂包括水和第一有机溶剂,第一有机溶剂的醇类或醚类溶剂作为助溶剂,用于调节涂料的干燥速度和促进成膜,以便获取对铝箔基材的良好附着力、光泽和耐水耐化学品性能。
44.可选的,所述正极水性涂碳铝箔涂料还包括消泡剂和增稠剂;
45.所述消泡剂包括矿物油类消泡剂、聚醚类消泡剂、有机硅氧烷类消泡剂、聚醚改性有机硅氧烷类消泡剂中的一种或多种;
46.所述增稠剂包括纤维素醚及其衍生物类增稠剂、天然高分子及其衍生物、聚丙烯酸酯类增稠剂、聚氨酯增稠剂中的一种或多种;
47.其中,所述消泡剂的重量份为0.1~0.5份,增稠剂的重量份为0.1~2份。
48.进一步的,正极水性涂碳铝箔涂料还添加消泡剂和增稠剂作为助剂。涂料在生产或使用过程中由于外力作用,在溶液和空气交界处形成气泡并上浮,或者有胶体物质成膜成泡,消泡剂可以降低表面张力,消除泡沫。在涂料的生产或使用过程中会加入增稠剂,以增加涂料的粘度,赋予涂料较好的流变性能和可加工性,使正极水性涂碳铝箔涂料易于涂覆在铝箔表面。
49.第二方面,本发明实施例还公开了一种第一方面的正极水性涂碳铝箔涂料的制备方法,包括:
50.将粘结剂10~25份、导电碳材料40~60份和第一溶剂15~45份进行混合,获得正极水性涂碳铝箔涂料。
51.进一步的,本实施例将粘结剂10~25份、导电碳材料40~60份和第一溶剂15~45份,按顺序进行混合,混合均匀后使用砂磨机进行研磨分散,获得正极水性涂碳铝箔涂料,正极水性涂碳铝箔涂料的细度小于等于15μm,粘度为30~1000mpa
·
s,固含量为5~30wt%。
52.进一步的,如图1所示,将本实施例的正极水性涂碳铝箔涂料采用凹版或微凹版涂覆在集流体铝箔上,涂覆的膜重为0.2~2g/m2,涂覆后在80~200℃的烘箱中烘干5~120s,获得涂碳铝箔。图1中白色部分为未涂覆涂料的铝箔基材,黑色部分为涂覆涂料后的涂碳层。
53.可选的,所述导电碳材料以浆料的形式添加于所述正极水性涂碳铝箔涂料中,所述导电碳材料的制备方法包括:
54.将碳材料1~6份和酸溶液94~99份混合后在高压条件下进行酸蚀处理,获得碳基材料;所述酸溶液包括稀硝酸、稀盐酸、高氯酸、稀硫酸中的一种或多种,所述酸蚀处理的反应温度为150~200℃,反应压强为0.5~1.6mpa,反应时间为6~18h;
55.将所述碳基材料5~15份、水50~70份、第二有机溶剂10~30份、所述粘结剂3~10份混合后进行改性反应,获得所述导电碳材料;所述第二有机溶剂包括乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇单丁醚中的一种或多种,所述改性反应的反应温度为180~220℃,反应压强为1.2~2.6mpa,反应时间为6~12h。
56.进一步的,在常压条件下,碳材料与酸是很难反应的,通常只能与浓硫酸、浓硝酸
等强氧化性酸进行反应,但是强氧化性酸的反应剧烈,操作复杂以及废液处理困难,存在安全风险和环境问题。第二有机溶剂的醇类或醚类溶剂作为助溶剂,用于调节导电碳材料和粘结剂的分布,促进改性反应的进行。本实施例在高压条件下通过稀酸溶液对碳材料进行酸蚀处理,获得酸蚀后的碳基材料,碳基材料的表面经过酸蚀后变得粗糙,同时部分表面被羧基化而出现羧基,增加了反应活性位点。利用粘结剂对于含有羧基的碳基材料进行改性,获得导电碳材料的浆料。粘结剂含有的羟基与碳基材料表面的羧基进行接枝反应生成改性导电碳材料,改性导电碳材料的一端与碳基材料表面结合,另一端浸润在水中提供阻力和静电斥力,使导电碳材料悬浮在涂碳铝箔涂料中,不易沉降,提高正极水性涂碳铝箔涂料的分散性、导电性和浆料稳定性。
57.正极水性涂碳铝箔涂料和涂碳铝箔的具体实施例和对比例如下:
58.实施例1
59.正极水性涂碳铝箔涂料的制备:
60.将4份导电炭黑sp和1份石墨在95份乙醇中超声清洗10分钟,除去表面的杂质,清洗后进行离心并用去离子水洗涤后在80℃真空干燥箱进行烘干,获得碳材料;
61.将2份碳材料、50份的5mol/l稀硝酸、38份的质量分数为10%的稀盐酸和10份高氯酸进行混合并转移至高压反应釜中,在200℃、1.6mpa的高压条件下密闭12h进行酸蚀处理,取出碳材料进行离心并用去离子水洗涤至中性,60℃真空干燥后获得酸蚀后的碳基材料;
62.去离子水65份、乙醇20份、含有机金属钠盐的粘结剂5份(粘结剂为含有有机金属钠盐基团的水溶性丙烯酸树脂,1g所述水溶性丙烯酸树脂中含有1.25mmol的有机金属钠盐基团,羧酸钠:磺酸钠=1:1)、碳基材料10份,按顺序进行混合后,使用砂磨机研磨至细度为20μm,随后转移至高压反应釜中,180℃、1.2mpa高压反应8h后,得到固含量为10wt%的导电碳材料浆料。
63.去离子水19份、乙醇10份、矿物油类消泡剂0.2份、聚丙烯酸酯类增稠剂0.8份、含有机金属钠盐的粘结剂20份、导电碳材料浆料50份,按顺序进行混合均匀,随后使用砂磨机研磨分散至细度5~10μm,得到正极水性涂碳铝箔涂料。
64.涂碳铝箔的制备:
65.将正极水性涂碳铝箔涂料利用凹版或微凹涂覆设备涂覆在集流体铝箔上,在烘干温度110℃的条件下烘干25秒,固化后得到涂碳层膜重为0.5g/m2的涂碳铝箔,标记为s1。
66.实施例2
67.正极水性涂碳铝箔涂料的制备:
68.将5份导电炭黑sp在95份乙醇中超声清洗10分钟,除去表面的杂质,清洗后进行离心并用去离子水洗涤后在80℃真空干燥箱进行烘干,获得碳材料;
69.将2份碳材料、58份的5mol/l稀硝酸、40份的质量分数为10%的稀盐酸进行混合并转移至高压反应釜中,在200℃、1.6mpa的高压条件下密闭12h进行酸蚀处理,取出碳材料进行离心并用去离子水洗涤至中性,60℃真空干燥后获得酸蚀后的碳基材料;
70.去离子水65份、乙醇20份、含有机金属钾盐的粘结剂5份(粘结剂为含有有机金属钾盐的水溶性丙烯酸树脂,1g所述水溶性丙烯酸树脂中含有1.25mmol的有机金属钾盐基团,羧酸钾:磺酸钾=1:1)、碳基材料10份,按顺序进行混合后,使用砂磨机研磨至细度为20μm,随后转移至高压反应釜中,180℃、1.2mpa高压反应8h后,得到固含量为10wt%的导电碳
材料浆料。
71.去离子水19份、乙醇10份、矿物油类消泡剂0.2份、聚丙烯酸酯类增稠剂0.8份、含有机金属钾盐的粘结剂20份、导电碳材料浆料50份,按顺序进行混合均匀,随后使用砂磨机研磨分散至细度5~10μm,得到正极水性涂碳铝箔涂料。
72.涂碳铝箔的制备:
73.将正极水性涂碳铝箔涂料利用凹版或微凹涂覆设备涂覆在集流体铝箔上,在烘干温度110℃的条件下烘干25秒,固化后得到涂碳层膜重为0.5g/m2的涂碳铝箔,标记为s2。
74.实施例3
75.正极水性涂碳铝箔涂料的制备:
76.将4份导电炭黑sp和1份石墨在95份乙醇中超声清洗10分钟,除去表面的杂质,清洗后进行离心并用去离子水洗涤后在80℃真空干燥箱进行烘干,获得碳材料;
77.将2份碳材料、50份的5mol/l稀硝酸、38份的质量分数为10%的稀盐酸和10份高氯酸进行混合并转移至高压反应釜中,在200℃、1.6mpa的高压条件下密闭12h进行酸蚀处理,取出碳材料进行离心并用去离子水洗涤至中性,60℃真空干燥后获得酸蚀后的碳基材料;
78.去离子水65份、乙醇20份、含有机金属钠盐的粘结剂5份(粘结剂为含有有机金属钠盐的水溶性丙烯酸树脂,1克所述水溶性丙烯酸树脂中含有0.8mmol的有机金属钠盐基团,羧酸钠:磺酸钠=1:1)、碳基材料10份,按顺序进行混合后,使用砂磨机研磨至细度为20μm,随后转移至高压反应釜中,180℃、1.2mpa高压反应8h后,得到固含量为10wt%的导电碳材料浆料。
79.去离子水19份、乙醇10份、矿物油类消泡剂0.2份、聚丙烯酸酯类增稠剂0.8份、含有机金属钠盐的粘结剂20份、导电碳材料浆料50份,按顺序进行混合均匀,随后使用砂磨机研磨分散至细度5~10μm,得到正极水性涂碳铝箔涂料。
80.涂碳铝箔的制备:
81.将正极水性涂碳铝箔涂料利用凹版或微凹涂覆设备涂覆在集流体铝箔上,在烘干温度110℃的条件下烘干25秒,固化后得到涂碳层膜重为0.5g/m2的涂碳铝箔,标记为s3。
82.对比例1
83.正极水性涂碳铝箔涂料的制备:
84.对比例1与实施例1相比,正极水性涂碳铝箔涂料的粘结剂不含有机金属盐基团,其他制备方法一致。
85.涂碳铝箔的制备:
86.将对比例1的正极水性涂碳铝箔涂料利用凹版或微凹涂覆设备涂覆在集流体铝箔上,在烘干温度110℃的条件下烘干25秒,固化后得到涂碳层膜重为0.5g/m2的涂碳铝箔,标记为x1。
87.对比例2
88.正极水性涂碳铝箔涂料的制备:
89.对比例2与实施例1相比,正极水性涂碳铝箔涂料的碳材料不进行酸蚀处理,其他制备方法一致。
90.涂碳铝箔的制备:
91.将对比例2的正极水性涂碳铝箔涂料利用凹版或微凹涂覆设备涂覆在集流体铝箔
上,在烘干温度110℃的条件下烘干25秒,固化后得到涂碳层膜重为0.5g/m2的涂碳铝箔,标记为x2。
92.对比例3
93.正极水性涂碳铝箔涂料的制备:
94.对比例3与实施例1相比,正极水性涂碳铝箔涂料的碳材料不进行高压条件酸蚀处理,而是常压条件酸蚀处理,其他制备方法一致。
95.涂碳铝箔的制备:
96.将对比例3的正极水性涂碳铝箔涂料利用凹版或微凹涂覆设备涂覆在集流体铝箔上,在烘干温度110℃的条件下烘干25秒,固化后得到涂碳层膜重为0.5g/m2的涂碳铝箔,标记为x3。
97.对比例4
98.正极水性涂碳铝箔涂料的制备:
99.对比例4与实施例1相比,正极水性涂碳铝箔涂料的导电碳材料的碳基材料不添加粘结剂进行改性反应,而是添加聚乙烯吡咯烷酮(pvp)进行改性反应,其他制备方法一致。
100.将4份导电炭黑sp和1份石墨在95份乙醇中超声清洗10分钟,除去表面的杂质,清洗后进行离心并用去离子水洗涤后在80℃真空干燥箱进行烘干,获得碳材料;
101.将2份碳材料、50份的5mol/l稀硝酸、38份的质量分数为10%的稀盐酸和10份高氯酸进行混合并转移至高压反应釜中,在200℃、1.6mpa的高压条件下密闭12h进行酸蚀处理,取出碳材料进行离心并用去离子水洗涤至中性,60℃真空干燥后获得酸蚀后的碳基材料;
102.将1份市售的pvp溶解在69份去离子水中,按顺序加入乙醇20份、碳基材料10份进行混合后,使用砂磨机研磨至细度为20μm,随后转移至高压反应釜中,180℃、1.2mpa高压反应8h后,得到固含量为10wt%的导电碳材料浆料。
103.去离子水19份、乙醇10份、矿物油类消泡剂0.2份、聚丙烯酸酯类增稠剂0.8份、含有机金属钠盐的粘结剂20份、导电碳材料浆料50份,按顺序进行混合均匀,随后使用砂磨机研磨分散至细度5~10μm,得到正极水性涂碳铝箔涂料。
104.涂碳铝箔的制备:
105.将正极水性涂碳铝箔涂料利用凹版或微凹涂覆设备涂覆在集流体铝箔上,在烘干温度110℃的条件下烘干25秒,固化后得到涂碳层膜重为0.5g/m2的涂碳铝箔,标记为x4。
106.对比例5
107.正极水性涂碳铝箔涂料的制备:
108.对比例5与实施例1相比,正极水性涂碳铝箔涂料的粘结剂为市售的涂碳铝箔树脂,其他制备方法一致。
109.涂碳铝箔的制备:
110.将对比例5的正极水性涂碳铝箔涂料利用凹版或微凹涂覆设备涂覆在集流体铝箔上,在烘干温度110℃的条件下烘干25秒,固化后得到涂碳层膜重为0.5g/m2的涂碳铝箔,标记为x5。
111.对比例6
112.正极水性涂碳铝箔涂料的制备:
113.对比例6与实施例1相比,不进行粘结剂对碳基材料的改性反应过程,其他制备方
法一致。
114.涂碳铝箔的制备:
115.将对比例6的正极水性涂碳铝箔涂料利用凹版或微凹涂覆设备涂覆在集流体铝箔上,在烘干温度110℃的条件下烘干25秒,固化后得到涂碳层膜重为0.5g/m2的涂碳铝箔,标记为x6。
116.对实施例和对比例中正极水性涂碳铝箔涂料涂覆得到的涂碳铝箔s1~s3、x1~x6进行附着力、耐溶剂性、表面接触电阻、剥离强度和耐擦伤性的性能测试,并测试正极水性涂碳铝箔涂料的浆料稳定性,测试结果如表1。
117.(1)附着力
118.将涂碳铝箔的涂层面朝上,用3m胶带与涂层粘紧,随后将3m胶从下端垂直往上拉起,观察涂层脱落程度。
119.(2)耐溶剂性
120.耐nmp:用棉签蘸取n-甲基吡咯烷酮(nmp),均匀用力,在涂碳铝箔同一位置来回做擦拭,擦拭距离6cm左右,往返记为1次,记录漏出铝箔基材时的擦拭次数;耐电解液:测试方法与耐nmp相同,只是测试溶剂更换为电解液。
121.(3)表面接触电阻
122.利用st-2258c型四探针测试仪测试正极水性涂碳铝箔涂料的表面接触电阻。
123.(4)剥离强度
124.在涂碳铝箔表面涂覆磷酸铁锂浆料(电池正极活性物质),干燥后按照gb2792-2014所示方法使用拉力测试仪进行测试并转换为n/m。
125.(5)耐擦伤性
126.将涂碳铝箔朝上固定在摩擦测试仪,负重500g,摩擦20次观察涂碳铝箔表面是否刮伤。
127.(6)浆料稳定性
128.将正极水性涂碳铝箔涂料在常温条件放置60天观察是否有沉淀,将正极水性涂碳铝箔涂料在50℃条件放置30天观察是否有沉淀。
129.表1正极水性涂碳铝箔涂料和涂碳铝箔的性能测试结果
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从表1的测试结果可以看出,一方面,由于使用含有羧基、磺酸基及金属羧酸盐、金属羧酸盐的水溶性丙烯酸树脂作为粘结剂,实施例1、2和3的涂碳铝箔对正极活性物质的剥离强度远高于对比例1和5。另一方面,与对比例2、3和6的涂碳铝箔相比,实施例1、2和3通过对碳材料进行高压酸蚀以及通过粘结剂改性大大提高了涂碳涂料的稳定性,同时对剥离强度的提升有不同程度的增益效果;且不同于对比例4中使用pvp进行改性,实施例中使用粘结剂本身作为改性材料不会对附着力、耐溶剂性和表面接触电阻产生负面作用。
[0132]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
再多了解一些

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