1.本发明属于集流体技术领域，特别涉及一种涂碳铝箔及其制备方法。
背景技术：
2.随着新能源汽车领域的发展，行业内企业对动力汽车电池的要求越来越高。锂电池因其高循环性能，高安全性和无污染性等优点得到广泛的应用。
3.锂电池是依靠锂离子在正极和负极之间的移动来实现充放电过程的一种可循环利用电池。锂电池的正极集流体基材是铝箔，但是使用铝箔存在与正极活性物质间粘结力不足和接触电阻高等问题。针对传统正极集流体存在的一些问题，在铝箔表面均匀涂覆一层导电浆料制成涂碳铝箔可以得到解决。涂碳铝箔具有可显著提高电池组的一致性，提高活性材料与集流体的粘接附着力及保护集流体以延长电池使用寿命等优点。
4.涂碳铝箔所使用的导电浆料通常是以导电碳为主的复合型浆料。传统的导电浆料往往呈现强酸性，其与正极活性物质间的粘附性已不满足现用集流体的要求，且因其组分内离子含量低，导致其导电性能无法满足现用日益发展的电池工艺要求。因此，开发一种导电性能更加优良，同时与锂电池电极材料间粘附性更强的涂碳铝箔迫在眉睫。
技术实现要素：
5.本发明的目的是提供一种涂碳铝箔及其制备方法和应用，该涂碳铝箔具有很好的导电性，同时其与锂电池正极活性物质之间具有优异的粘结性。
6.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
7.一种涂碳铝箔，所述涂碳铝箔包括铝箔基材和涂碳层，所述涂碳层由导电浆料涂覆于铝箔基材表面后经固化得到，所述导电浆料由以下组分按重量份制备所得：碳系导电材料5-10份，粘结剂20-25份，多功能助剂1-5份，溶剂60-74份；其中：
8.所述碳系导电材料为导电炭黑、碳纳米管、导电石墨、石墨烯中的至少一种。
9.所述粘结剂为聚丙烯酸、聚丙烯酸。
10.所述多功能助剂由碱和强碱弱酸盐溶于水制备而成，所述强碱弱酸盐包括碳酸盐、碳酸氢盐中的至少一种；优选的，所述碱为氢氧化钠；所述碳酸盐为碳酸钠；所述碳酸氢盐为碳酸氢钠。进一步优选的，所述碱与强碱弱酸盐的质量比为1：(1-2)。
11.所述溶剂由水和有机溶剂按质量比为3-5:1组成；所述有机溶剂包括异丙醇。进一步优选的，所述有机溶剂还包括甲醇或乙醇。
12.本发明还公开了上述所述的涂碳铝箔的制备方法，包括以下步骤：
13.在搅拌条件下向粘结剂中加入多功能助剂，搅拌0-1h后静置反应6-24h得到混合浆料；向混合浆料中加入碳系导电材料和部分溶剂后预混搅拌至混合均匀，然后加入剩余的溶剂并混合均匀，最后经过研磨后得到导电浆料；
14.将导电浆料涂覆于铝箔基材表面，在80-150℃温度中烘干，即得到涂碳铝箔。
15.与现有技术相比，本发明有益效果体现在：
16.本发明公开的导电浆料中包括多功能助剂和溶剂，本发明通过对多功能助剂和溶剂组分的改进，制备得到了性能优异的涂碳铝箔。本技术中制备得到的锂电池用涂碳铝箔的电阻率范围为：0.05～0.2ω
·
m；其与锂电池正极活性物质之间的粘结力范围为：300～350mn/mm；其制备得到的锂电池用涂碳铝箔均表面细腻，均匀，无明显缺陷。
17.本发明中的多功能助剂包括碱和强碱弱酸盐，碱的作用是能够和粘结剂上的羧酸反应形成羧酸盐，使得粒子间的静电斥力增强，导致聚合物分子链的舒展，可以在降低粘接剂使用量的同时，提高涂碳铝箔和锂离子正极活性物质间的粘结力；通过添加强碱弱酸盐一方面可以中和粘结剂的酸碱度，一方面形成聚丙烯酸钠，进而提升体系内碳材料颗粒的分散性，增强浆料体系稳定性。
18.本发明中的溶剂包括水和有机溶剂，与仅使用水作为溶剂的现有技术相比，本发明使用的有机溶剂可以增加涂碳浆料的亲油性，减少因铝箔基材表面的轧制油导致的漏涂现象，增强涂碳铝箔体系的稳定性。
具体实施方式
19.下面结合实施例对本发明作更进一步的说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
20.此外，以下实施例中的制备过程中如无特别说明的，均为本领域现有技术中的常规手段，因此，不再详细赘述。
21.实施例1
22.一种涂碳铝箔的制备方法，包括以下步骤：
23.在行星式搅拌合浆机中加入粘结剂聚丙烯酸20份，加入多功能助剂1份，搅拌0.5h后静置6h；再依次加入导电炭黑3份，导电石墨4份和36份溶剂后预混搅拌至混合均匀，再加入剩余36份溶剂高速分散至混合均匀，经过研磨后得到导电浆料。其中：多功能助剂是由碳酸氢钠：氢氧化钠：去离子水以质量比1:1:8混合而成；溶剂是去离子水和异丙醇以质量比3:1混合而成；
24.将导电浆料转移式涂覆于铝箔基材表面，于110摄氏度的条件下烘干，得到锂电池用涂碳铝箔。
25.实施例2
26.一种涂碳铝箔的制备方法，包括以下步骤：
27.在行星式搅拌合浆机中加入粘结剂聚丙烯酸树脂20份，加入多功能助剂1份，搅拌0.5h后静置6h；再依次加入导电炭黑3份，导电石墨4份和36份溶剂后预混搅拌至混合均匀，再加入剩余36份溶剂高速分散至混合均匀，经过研磨后得到导电浆料。其中：多功能助剂是由碳酸氢钠：氢氧化钠：去离子水以质量比1:1:8混合而成；溶剂是去离子水和异丙醇以质量比3:1混合而成；
28.将导电浆料转移式涂覆于铝箔基材表面，于110摄氏度的条件下烘干，得到锂电池用涂碳铝箔。
29.实施例3
30.一种涂碳铝箔的制备方法，包括以下步骤：
31.在行星式搅拌合浆机中加入粘结剂聚丙烯酸20份，加入多功能助剂1份，搅拌0.5h
后静置6h；再依次加入导电炭黑3份，导电石墨4份和36份溶剂后预混搅拌至混合均匀，再加入剩余36份溶剂高速分散至混合均匀，经过研磨后得到导电浆料。其中：多功能助剂是由碳酸氢钠：碳酸钠：氨水：去离子水以质量比1:1:1:7混合而成；溶剂是去离子水：甲醇：异丙醇以质量比2:1:1混合而成；
32.将导电浆料转移式涂覆于铝箔基材表面，于110摄氏度的条件下烘干，得到锂电池用涂碳铝箔。
33.实施例4
34.一种涂碳铝箔的制备方法，包括以下步骤：
35.在行星式搅拌合浆机中加入粘结剂聚丙烯酸20份，加入多功能助剂4份，搅拌0.5h后静置12h；再依次加入碳纳米管3份，导电石墨4份和35份溶剂后预混搅拌至混合均匀，再加入剩余34份溶剂高速分散至混合均匀，经过研磨后得到导电浆料。其中：多功能助剂是由碳酸氢钠：碳酸钠：氨水：去离子水以质量比1:1:1:7混合而成；溶剂是去离子水：乙醇：异丙醇以质量比2:1:1混合而成；
36.将导电浆料转移式涂覆于铝箔基材表面，于110摄氏度的条件下烘干，得到锂电池用涂碳铝箔。
37.实施例5
38.一种涂碳铝箔的制备方法，包括以下步骤：
39.在行星式搅拌合浆机中加入粘结剂聚丙烯酸20份，加入多功能助剂4份，搅拌1h后静置24h；再依次加入碳纳米管2份，石墨烯4份和35份溶剂后预混搅拌至混合均匀，再加入剩余35份溶剂高速分散至混合均匀，经过研磨后得到导电浆料。其中：多功能助剂是由碳酸钾：氢氧化钠：去离子水以质量比1:1:8混合而成；溶剂是去离子水：乙醇：异丙醇以质量比4:1:1混合而成；
40.将导电浆料转移式涂覆于铝箔基材表面，于110摄氏度的条件下烘干，得到锂电池用涂碳铝箔。
41.对比例1
42.与实施例1相比，对比例1的区别在于不加入多功能助剂，其他工艺均与实施例1相同。
43.对比例2
44.与实施例2相比，对比例2的区别在于不加入多功能助剂，其他工艺均与实施例2相同。
45.对比例3
46.与实施例3相比，对比例3的区别在于不加入多功能助剂，其他工艺均与实施例3相同。
47.对比例4
48.与实施例1相比，对比例4的区别在于溶剂中全部组分均为水，不含有异丙醇，其他工艺均与实施例1相同。
49.性能检测试验
50.对上述各实施例和对比例制备得到的涂碳铝箔进行以下性能检测：
51.剥离强度：将磷酸铁锂正极浆料依次分别涂覆在上述锂电池用涂碳铝箔上，分别
制作成面密度为344g/m2、压实密度为2.28g/cm3，的极片，测试极片剥离强度，检测结果如表1所示；
52.耐电解液擦拭：用棉签沾取电解液按照擦拭标准次数分别擦拭上述锂电池用涂碳铝箔上，测试其耐电解液擦拭次数，检测结果如表1所示；
53.膜片电阻：采用膜片电阻测试仪对上述锂电池用涂碳铝箔的电阻进行检测，检测结果如表1所示；
54.接触角：采用接触角测试仪对上述锂电池用涂碳铝箔的电阻进行检测，检测结果如表1所示；
55.表1检测结果
[0056][0057]
从表1可以看出，本技术的锂电池用涂碳铝箔具有较低的电阻，且与锂电池正极活性物质间具有较强的粘结力。其中锂电池用涂碳铝箔的电阻率范围为：0.05～0.5ω
·
m；其与锂电池正极活性物质之间的粘结力范围为：300～350mn/mm；且制备得到的锂电池用涂碳铝箔均表面细腻，均匀，无明显缺陷。
[0058]
本技术中，通过导电浆料的各原料之间的协同促进作用，显著降低了锂电池用涂碳铝箔的电阻，提高其导电性能，同时显著提高了锂电池用涂碳铝箔与锂电池正极活性物质间的粘结力，有助于提高锂电池的导电性能，延长其使用寿命，符合市场需求。
[0059]
将实施例1-3和对比例1-3进行对比，可以看出，多功能助剂的添加能有效增加锂电池用涂碳铝箔导电性能及锂电池用涂碳铝箔与正极活性物质间的粘结力。多功能助剂可以一定程度与粘结剂上的羧酸反应形成羧酸盐，使得粒子间的静电斥力增强，导致聚合物分子链的舒展，可以在降低粘接剂使用量的同时，提高锂电池用涂碳铝箔和锂离子正极活性物质间的粘结力。
[0060]
对比实施例1和4可以看出，多功能助剂用量的增多能一定范围内增加锂电池用涂碳铝箔的导电性能及锂电池用涂碳铝箔与正极活性物质间的粘结力。多功能助剂用量的增多，可以增加其与粘结剂反应生成聚合物盐的数量，该聚合物盐可以增加锂电池用导电浆
料的分散性能，增加锂电池用涂碳铝箔与锂离子正极活性物质间的粘结力，并且游离离子的增加可以增加其导电性能。
[0061]
对比实施例4和对比例4的接触角数据可以看出，通过添加有机溶剂可以提升涂碳铝箔的亲油性，亲油性能的提高可以增强涂碳层与正极活性物质中nmp的接触性能，进而增强涂碳铝箔的剥离强度。
[0062]
显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。