一种耐低温金属纳米线复合电极片及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114628682A(43)申请公布日2022.06.14(21)申请号202210284563.2(22)申请日2022.03.22(71)申请人武汉理工大学地址430070湖北省武汉市洪山区珞狮路122号(72)发明人张建永于静远徐林薛郑烔(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102专利代理师闭钊(51)Int.Cl.H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)H01M4/139(2010.01)H01M4/13(2010.01)H01M4/04(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图8页(54)发明名称一种耐低温金属纳米线复合电极片及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种耐低温金属纳米线复合电极片及其制备方法。首先将金属纳米线与有机溶剂按照一定的固液比混合制成浆料，再加入电极活性材料搅拌均匀形成电极浆料，接着将混合好的电极浆料均匀涂覆在集流体上并烘干，最后将得到的极片转移至保护气氛中加热使金属纳米线融化，随炉自然冷却即可。本发明克服了传统电极粘结剂普遍存在的低温条件下理化性能发生变化导致电池性能降低等问题，通过采用具有优越离子传导能力的金属纳米线包覆活性材料，显著降低了低温条件下的界面阻抗、提升了Li+的离子电导率，最终提高了锂离子电池的低温性能。本发明方法具有工艺简单、原料金属纳米线可工业化生产等优点，有望推广应用。CN114628682ACN114628682A权利要求书1/1页1.一种耐低温金属纳米线复合电极片，其特征在于：该复合电极片包括金属纳米线、电极活性材料、集流体，其中金属纳米线熔融后包裹住电极活性材料并共同负载至集流体表面。2.如权利要求1所述的复合电极片，其特征在于：所述金属纳米线选自银纳米线、锡纳米线、锑纳米线、镍纳米线中的至少一种，所述电极活性材料选自磷酸钒锂材料、磷酸铁锂材料、三元正极材料、锰酸锂材料中的至少一种，所述集流体选自铝箔、钛箔中的至少一种。3.如权利要求2所述的复合电极片，其特征在于：所述金属纳米线的融化温度低于集流体的熔点。4.如权利要求1所述的复合电极片，其特征在于：该复合电极片中金属纳米线与电极活性材料的质量比为1:4‑100。5.权利要求1‑4任意一项所述耐低温金属纳米线复合电极片的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(a)将金属纳米线与有机溶剂混合制成浆料，再加入电极活性材料制成电极浆料；(b)将步骤(a)制得的电极浆料均匀涂覆在集流体表面，干燥后得到电极片；(c)将步骤(b)制得的电极片置于保护气氛中加热使金属纳米线熔融，冷却后得到耐低温金属纳米线复合电极片。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤(a)所述有机溶剂选自乙醇、乙二醇、丙二醇、异丙醇、NMP中的至少一种。7.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述金属纳米线为粉末状，其直径为100‑200nm且长径比为100:1‑50。8.如权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤(a)中配制浆料时的固液比为0.1‑0.5:1，配制电极浆料时的固液比为0.1‑0.5:1；两种浆料的配制过程都需要搅拌，搅拌温度为20‑60℃，总的搅拌时间为1‑5h。9.如权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤(b)中的干燥温度为80‑110℃，干燥时间为1‑5h，干燥所得电极片厚度为10‑300微米；步骤(c)所述保护气氛选自氮气、氩气、氦气、氖气中的至少一种，加热温度为200‑500℃，在该温度下的保温时间为1‑5h。10.一种锂离子电池，其特征在于：该锂离子电池的电极采用了权利要求1‑4中任意一项所述的耐低温金属纳米线复合电极片。2CN114628682A说明书1/7页一种耐低温金属纳米线复合电极片及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种耐低温金属纳米线复合电极片及其制备方法。背景技术[0002]锂离子电池是现代高性能电池的代表，其主要组成部分包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜、粘结剂等。其中粘结剂是锂离子电池正负极材料中非常重要的组成部分，它可以将电极材料中的活性材料、导电剂以及集流体紧密的粘结起来，增强活性材料与导电剂或集流体之间的电子接触，更好的稳定极片结构。[0003]传统的电池粘结剂虽然具有较好的热稳定性和加工性能，但是当环境温度低于粘结剂的玻璃化转变温度时，将导致其发生较大的体积变化从而使极片的结构遭到破坏，且粘结剂紧密包覆在活性材料与导电剂表面，使得Li+无法与活性材料充分接触，导致离子电导率下降。此外低温环境下锂离子电池的电荷迁移阻抗增大，导致锂离子在电极中的扩散速率降低，也影响了锂离子电池的低温性能。[0004]纳米线作为一种能够工业化大规模生产和应用的新型材料，已经应用于