一种能修复铝箔针孔缺陷的涂碳浆料及涂碳箔制备方法与流程

本发明涉及锂电池，具体为一种能修复铝箔针孔缺陷的涂碳浆料及涂碳箔的制备方法。

背景技术：

1、随着全球各国对环境保护、节能降耗的要求越来越高，锂电池所具有的循环利用寿命长、环保节能的优点愈加突显；同时对锂电池发展的要求也越来越高。更高的能量密度、更高的安全性能是目前锂电池的发展大趋势。为了提高锂电池的能量密度，电池集流体中，铝箔的厚度从20μm逐渐向15μm、13μm、12μm甚至10μm的厚度不断发展，因此追求更薄的铝箔也将成为了趋势。然而随着铝箔厚度要求的不断减薄及延展性增加，加工中出现针孔缺陷的问题也越发突显，严重影响锂电池的性能。

2、现有技术的针对电池铝箔针孔，主要在于针孔产生原因及影响因素方面控制等措施。铝箔针孔的类型包括以下几种：一是轧制过程中的铝粉颗粒会被压入铝箔表面，进而在轧制过程中铝颗粒会在铝箔表面形成凹坑，进而随着铝箔厚度降低形成针孔；二是在铝箔轧制过程中，耐火异物，氧化铝杂质等其他fe，mn，cr等金属杂质在轧制过程中会影响铝箔金属液流动受阻，随着厚度减薄，夹渣或夹杂发生脱落将产生平行轧制方向的针孔；三是双合精扎铝箔制造过程中，双合铝箔暗面在接触不到扎辊的情况下，铝箔会发生褶皱，起皱会引起轧制过程产生针孔；四是在更薄的铝箔中，针孔的存在会导致铝箔抗拉强度越低，锂电生产过程中辊压断带率高，制程难度增加，物料浪费成本更高。

3、而目前针对该情况的措施主要都是通过降低轧制速度及润滑剂油的粘度来降低铝粉类轧制缺陷；以及针对每道工序进行清洁减少过程异物引入。此外，上述措施依旧无法解决针孔数量较多的问题，而不同数量的针孔对锂电池性能呈现出不同程度的影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种能修复铝箔针孔缺陷的涂碳浆料及涂碳箔制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种能修复铝箔针孔缺陷的涂碳浆料及涂碳箔制备方法，包括以下步骤：

3、步骤1：

4、将固化剂、催化剂混合后输入反应釜，形成悬浮-喷涌状态，然后另一侧通入氮气保护的导电粉体气流，持续循环包覆，使导电粉体将固化剂和催化剂的混合物进行包覆，干燥得到导电粉体包覆微球；

5、步骤2：

6、将导电粉体包覆微球、环氧改性丙烯酸酯粘结剂、去离子水混合，制成涂碳浆料；将涂碳浆料涂覆至铝箔上，然后干燥收卷；经过红外加热，走带进行二次加热固化修复，得到针孔修复的涂碳箔。

7、进一步的，步骤1中，导电粉体包覆微球中，各组分含量，按重量百分数计，85～88％导电粉体、9～13％固化剂、2～3％催化剂。

8、进一步的，步骤1中，导电粉体为导电炭黑、石墨、石墨烯、碳纳米管中的任一种；固化剂为聚酰胺、六次甲基四胺、二乙胺基丙胺、三甲基六亚甲基二胺、二己基三胺中的至少一种；催化剂为邻苯二甲酸二辛酯、环氧脂肪酸中的至少一种。

9、进一步的，步骤1中，输入反应釜的压力为0.2～0.4mpa；循环包覆时间为30～60min；干燥温度为80～90℃，干燥时间为60～120min。

10、进一步的，步骤2中，环氧改性丙烯酸酯粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

11、s1：氮气环境下，将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和4-羟甲基苯甲醛混合，加入乙二醇甲醚，升温至90～100℃，保温搅拌30～60min，待反应物全部溶解，继续升温至140～150℃，恒温反应4～6h，反应结束之后减压抽滤，并使用乙酸乙酯与石油醚的混合溶剂洗涤，真空干燥后分散在n,n-二甲基甲酰胺中，升温至60～80℃，滴加六亚甲基二异氰酸酯，以二月桂酸二丁基锡为催化剂，反应3～5h得到阻燃中间体；

12、s2：在氮气环境下，向环氧树脂中加入阻燃中间体，在40～50℃、二月桂酸二丁基锡的催化作用下反应6～8h，得到阻燃环氧树脂；

13、s3：在70～80℃下取阻燃环氧树脂、丙烯酸、苯乙烯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和乳化剂滴加到去离子水中得到混合物料，滴加时间为2～3h，在引发剂过硫酸铵的作用下，保温反应2～4h，反应结束后降温至30～40℃，用氨水调节ph值至7～8，得到环氧改性丙烯酸酯粘结剂。

14、进一步的，s1中，9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、4-羟甲基苯甲醛、六亚甲基二异氰酸酯的摩尔比为1:1:1。

15、进一步的，s1中，乙酸乙酯与石油醚的混合溶剂为二者按质量比为1:1混合。

16、进一步的，s2中，阻燃中间体的用量为环氧树脂用量的20～30％。

17、进一步的，s3中，混合物料中各组分含量，按重量百分数计，10～20份阻燃环氧树脂、1～5份丙烯酸、10～15份苯乙烯、8～12份丙烯酸乙酯、25～35份丙烯酸丁酯、1～2份乳化剂、45～50份去离子水中得到混合物料。

18、进一步的，步骤2中，涂碳浆料中，各组分含量，按重量份数计，8～12份导电粉体包覆微球、18～20份环氧改性丙烯酸酯粘结剂、70～75份去离子水。

19、进一步的，步骤2中，涂碳浆料的涂覆厚度为0.3～0.5μm。

20、进一步的，步骤2中，红外加热温度为110～120℃，走带速度为50～80m/min。

21、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：针对锂电电池铝箔的针孔缺陷的修复方式是：通过在涂碳浆料中添加入改性环氧丙烯酸粘结剂、导电粉体包覆的固化剂、催化剂微球和去离子水以一定配置成一定固含量的导电浆料；将导电浆料涂覆至铝集流体表面，并通过烘干方式进行干燥，然后通过红外光对涂层进行二次加热，使导电粉体内部包覆的固化剂和催化剂脱出形成半液相填充入针孔位置，并与涂层内改性环氧丙烯酸粘结剂发生二次固化，对针孔位置进行修复。

22、在制备改性环氧丙烯酸粘结剂时，先用9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、4-羟甲基苯甲醛和六亚甲基二异氰酸酯按摩尔比1:1:1反应，得到阻燃中间体；再将阻燃中间体加入到环氧树脂中进行改性，得到阻燃环氧树脂。将阻燃环氧树脂、丙烯酸、苯乙烯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和乳化剂混合加入到去离子水中得到混合物料，滴加时间为2h，在引发剂的作用下，反应得到环氧改性丙烯酸酯粘结剂。经过改性后，粘结剂具有良好的阻燃效果，制备涂碳浆料能够提高锂电池的安全性能。环氧树脂通常具有较高的机械强度和刚性，通过与丙烯酸酯树脂的复合，可以提高整体机械性能，包括弯曲强度、抗拉强度和冲击强度等。由于环氧树脂通常具有出色的黏附性，与丙烯酸酯树脂的结合后，能够改善复合涂料的附着力，减少与铝箔发生剥离的可能性。

23、需要说明的是，在对环氧树脂进行阻燃改性时，其原理是利用阻燃中间体中的异氰酸酯基和环氧树脂中的羟基进行反应。而环氧树脂的粘附性能主要来自于羟基和醚键。当用于改性的阻燃中间体含量过多时，会导致环氧树脂中的羟基含量下降，影响其粘附性能。因此，经过大量的实验，将阻燃中间体的用量控制在环氧树脂总重量的20～30％，改性效果最佳。