本發(fā)明涉及水系電池，特別涉及一種膠涂層及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、水系電池在實(shí)際應(yīng)用中，在長時(shí)間的循環(huán)充放電后，集流體的極耳處會(huì)出現(xiàn)電解液中電解質(zhì)的析出，易造成集流體腐蝕、極片歐姆極化增大，電池容量降低，循環(huán)壽命衰減等現(xiàn)象。因此，如何避免這類現(xiàn)象的發(fā)生，從而提升水系電池的整體電化學(xué)性能，成為亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述情況，本發(fā)明旨在提供一種膠涂層及其制備方法和應(yīng)用，用于解決現(xiàn)有水系電池的集流體的極耳處會(huì)出現(xiàn)電解液中電解質(zhì)的析出，造成集流體腐蝕，電池容量降低，循環(huán)壽命衰減的問題之一。

2、本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供了一種膠涂層，膠涂層的制備原料包括水、有機(jī)溶劑、涂層膠、分散劑和抗收縮劑。

4、進(jìn)一步的，有機(jī)溶劑是n-甲基-2-吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺、三元醇、正己烷、四氫呋喃、羥基吡啶和乙腈中的一種或多種。

5、進(jìn)一步的，涂層膠是abs塑料膠、聚丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氯乙烯、有機(jī)硅膠粘劑、聚醋酸乙烯乳液和vae乳液中的一種或多種。

6、進(jìn)一步的，分散劑是水玻璃、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯和纖維素衍生物中的一種或多種。

7、進(jìn)一步的，抗收縮劑是聚環(huán)氧丙烷、無機(jī)媒介物乙二醇和單甘酯中的一種或多種。

8、進(jìn)一步的，水和有機(jī)溶劑的體積比為0.01～1：1。

9、進(jìn)一步的，分散劑的質(zhì)量為涂層膠質(zhì)量的2％～10％。

10、本發(fā)明還提供了一種上述膠涂層的制備方法，包括如下步驟：

11、s1、將水和有機(jī)溶劑混合，得到溶液a；

12、s2、將涂層膠加入到溶液a中混合，得到溶液b；

13、s3、將分散劑、抗收縮劑，依次加入溶液b中混合，得到溶液c；

14、s4、將溶液c進(jìn)行真空脫泡處理、涂布、烘干得到膠涂層。

15、本發(fā)明還提供了一種上述膠涂層的應(yīng)用，將上述膠涂層應(yīng)用于涂層集流體。

16、進(jìn)一步的，涂層集流體包括集流體基體以及集流體基體上設(shè)置的極耳，極耳的表面設(shè)有膠涂層。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少能實(shí)現(xiàn)以下有益效果之一：

18、a)本發(fā)明的膠涂層具有絕緣性和優(yōu)異的耐腐蝕性，將膠涂層應(yīng)用于集流體的極耳上，能夠阻斷電解液與涂層內(nèi)部的集流體直接接觸，避免電解液中導(dǎo)電粒子與集流體發(fā)生電子交換，從而抑制集流體的腐蝕。涂層集流體的極耳上設(shè)有膠涂層，而電子的傳導(dǎo)發(fā)生在集流體內(nèi)部，不會(huì)造成電池中集流體部分的歐姆電阻增加，對(duì)電池的循環(huán)性能無抑制作用。

19、b)本發(fā)明的膠涂層的制備方法中，微觀形態(tài)下涂層膠能夠與水分子和有機(jī)溶劑分子以分子間作用力相互結(jié)合；通過先加入分散劑，能夠有效分散涂層膠，使其在溶液b呈現(xiàn)均勻分布，而后加入抗收縮劑，在后續(xù)的烘干過程中，才能保證溶液c的張力處處相等，使涂層膠成膜更均勻。

20、c)本發(fā)明的涂層集流體的制備方法中通過對(duì)膠液進(jìn)行真空脫泡處理，防止在配制膠液過程中摻入空氣，防止空氣在對(duì)集流體的極耳進(jìn)行涂布處理時(shí)，造成膠液后續(xù)干燥成膜不完整，集流體裸漏被爬鹽腐蝕。

21、d)本發(fā)明的涂層集流體的制備方法中，通過添加適量的分散劑，能夠有效的均勻分散膠液，在制備涂層集流體時(shí)能夠制備厚度一致且致密的膠涂層，并牢牢附著在集流體的極耳表面，有效增強(qiáng)集流體極耳處的抗拉強(qiáng)度，使其不易斷裂；通過添加微量的抗收縮劑，能夠在集流體預(yù)烘干和烘干過程中，有效防止膠液過度收縮，造成集流體形變損壞。

22、e)本發(fā)明的集流體是一種中間導(dǎo)電，外層絕緣的新型涂層集流體，相較于傳統(tǒng)集流體，抗拉強(qiáng)度更高，且能夠有效抑制電解液的爬鹽現(xiàn)象，緩解集流體的腐蝕，延長水系電池的循環(huán)壽命；例如，本發(fā)明的涂層集流體的極耳的抗拉強(qiáng)度能達(dá)到6.5n以上，例如6.58～14n，是不含膠涂層的傳統(tǒng)集流體的抗拉強(qiáng)度的1.3倍以上。本發(fā)明的涂層集流體適用于不同組分電解液的水系電池，適應(yīng)性強(qiáng)。

23、f)本發(fā)明的水系電池的循環(huán)壽命長，是傳統(tǒng)的不含膠涂層集流體電池的2倍以上。

24、本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書以及附圖中所特別指出的內(nèi)容來實(shí)現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種膠涂層，其特征在于，所述膠涂層的制備原料包括水、有機(jī)溶劑、涂層膠、分散劑和抗收縮劑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠涂層，其特征在于，所述有機(jī)溶劑是n-甲基-2-吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺、三元醇、正己烷、四氫呋喃、羥基吡啶和乙腈中的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠涂層，其特征在于，所述涂層膠是abs塑料膠、聚丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氯乙烯、有機(jī)硅膠粘劑、聚醋酸乙烯乳液和vae乳液中的一種或多種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠涂層，其特征在于，所述分散劑是水玻璃、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯和纖維素衍生物中的一種或多種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠涂層，其特征在于，所述抗收縮劑是聚環(huán)氧丙烷、無機(jī)媒介物乙二醇和單甘酯中的一種或多種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠涂層，其特征在于，水和有機(jī)溶劑的體積比為0.01～1：1。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠涂層，其特征在于，所述分散劑的質(zhì)量為所述涂層膠質(zhì)量的2％～10％。

8.一種權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的膠涂層的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

9.一種膠涂層的應(yīng)用，其特征在于，將權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的膠涂層或者權(quán)利要求8所述的制備方法制備得到的膠涂層應(yīng)用于涂層集流體。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的膠涂層的應(yīng)用，其特征在于，所述涂層集流體包括集流體基體以及集流體基體上設(shè)置的極耳，極耳的表面設(shè)有膠涂層。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種膠涂層及其制備方法和應(yīng)用，屬于水系電池技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)中水系電池的集流體的極耳處會(huì)出現(xiàn)電解液中電解質(zhì)的析出，造成集流體腐蝕，電池容量降低，循環(huán)壽命衰減的問題。膠涂層的制備原料包括水、有機(jī)溶劑、涂層膠、分散劑和抗收縮劑。本發(fā)明的膠涂層具有絕緣性和優(yōu)異的耐腐蝕性，將膠涂層應(yīng)用于集流體的極耳上，能夠抑制集流體的腐蝕。

技術(shù)研發(fā)人員：錢森森,楊鵬,蔣立君,張永獻(xiàn)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：超威電源集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6