一种消除电池组热失控风险隐患的复合集流体及其制备方法与流程

1.本发明涉及锂电池技术领域，具体为一种消除电池组热失控风险隐患的复合集流体及其制备方法。


背景技术：

2.由于能量密度高、循环寿命长、无记忆效应和环境友好等优点，锂离子电池被大量应用在便携式电子产品、储能设备和新能源汽车上。随着手机5g时代的来临和新能源汽车高续航里程的发展要求，对锂离子电池的能量密度也提出了更高的需求。但是锂离子电池的能量密度越高其安全性越差，动力电池因为安全性问题已引发多起电动汽车及混合动力汽车的自燃、爆炸事故等热失控现象，因而严重制约了锂离子电池在新能源领域的进一步发展。
3.集流体是锂离子电池中不可或缺的重要部件之一，具有承载电极活性物质与汇集输出电流的多重功能。由于不同材料、不同生产工艺所制备的集流体的性能各有千秋，对锂离子电池的影响也各不相同，因此本发明研究制备了一种能够消除电池组热失控风险隐患的复合集流体，使得锂离子电池能够在新能源领域更进一步发展。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种消除电池组热失控风险隐患的复合集流体及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种消除电池组热失控风险隐患的复合集流体，所述消除电池组热失控风险隐患的复合集流体是将导电剂和粘结剂混合涂覆在泡沫铜表面制得；所述粘结剂为改性聚偏氟乙烯；所述导电剂为碳材料。
6.优选的，所述改性聚偏氟乙烯是将3-苯基丙烯酸接枝到聚偏氟乙烯上，再与巯基三氮唑反应制得。
7.优选的，所述巯基三氮唑是双氨基硫脲与冰醋酸发生成环反应制得。
8.优选的，所述碳材料是用多巴胺包覆氮掺杂碳纳米管制得；所述氮掺杂碳纳米管是将聚吡咯包覆的碳纳米管进行碳化处理制得。
9.优选的，所述消除电池组热失控风险隐患的复合集流体的制备方法，包括以下具体步骤：
10.(1)将n,n-二甲基甲酰胺和聚偏氟乙烯粉末按质量比10～15:1混合，升温至45～55℃，搅拌均匀后密封，通氮气排除空气，升温至70～72℃，加入聚偏氟乙烯粉末质量0.05～0.08倍的引发剂过氧化对苯二甲酰，反应20～30min后，以1～2ml/min的速率滴加聚偏氟乙烯粉末质量4～8倍的3-苯基丙烯酸溶液，滴加完成后反应6～8h，制得3-苯基丙烯酸-聚偏氟乙烯；
11.(2)将双氨基硫脲与冰醋酸按质量比1:5～6混合，升温至90～98℃，回流反应4～6h后，转移至2～5℃下静置10～12h，过滤并用去离子水洗涤，再用去离子水重结晶1～3次，
最后在60～80℃下真空干燥，制得巯基三氮唑；
12.(3)向3-苯基丙烯酸-聚偏氟乙烯中加入3-苯基丙烯酸-聚偏氟乙烯质量0.25～0.35倍的巯基三氮唑，搅拌均匀后升温至80～90℃，以3～5ml/min的速率滴加巯基三氮唑质量0.04～0.08倍的浓硫酸，反应4～6h，制得改性聚偏氟乙烯，即为粘结剂；
13.(4)将氮掺杂碳纳米管超声分散在氮掺杂碳纳米管质量3～5倍的去离子水，超声分散均匀后，加入氮掺杂碳纳米管质量30～50倍的多巴胺溶液，在室温、500～1000rpm下搅拌20～30h，过滤、用去离子水洗涤8～10次并干燥，制得碳材料，即为导电剂；
14.(5)将导电剂、粘结剂、氮甲基吡咯烷酮和钛酸锂混合，搅拌均匀制得浆料，将浆料涂覆在泡沫铜表面，泡沫铜厚度为10～20μm，浆料厚度为1～3μm，最后在100～150℃下烘干，制得消除电池组热失控风险隐患的复合集流体。
15.优选的，上述步骤(1)中：3-苯基丙烯酸溶液是将3-苯基丙烯酸与n,n-二甲基甲酰胺按质量比1～1.2:100混合后搅拌均匀制得。
16.优选的，上述步骤(2)中：双氨基硫脲的制备方法为：将水合肼和去离子水按体积比1:3～5混合，搅拌均匀并升温至48～52℃，以1～3ml/min的速率滴加水合肼质量0.2～0.3倍的二硫化碳，升温至85～95℃，回流反应50～70min，冷却至室温，静置至无白色晶体生成，过滤并在去离子水中重结晶，抽滤、干燥，制得双氨基硫脲。
17.优选的，上述步骤(3)中：氮掺杂碳纳米管的制备方法为：将吡咯与质量分数为10～20％的盐酸按质量比1:50～80混合，超声分散20～30min，再加入吡咯质量8～12倍的碳纳米管，继续超声分散20～30min，制得碳纳米管溶液，将过硫酸铵与质量分数为10～20％的盐酸按质量比1:5～8混合，制得过硫酸铵溶液，将碳纳米管溶液体积0.3～0.5倍的过硫酸铵溶液以1～3ml/min的速率滴加至碳纳米管溶液中，反应2～3h后，过滤并用去离子水洗涤3～5次，在80～90℃下真空干燥，再升温至400～420℃，保温2～3h，再升温至800～1000℃，保温50～90min，制得氮掺杂碳纳米管。
18.优选的，上述步骤(4)中：多巴胺溶液的制备方法为：将盐酸多巴胺分散在去离子水中，制成浓度为1～2g/l的多巴胺-盐酸溶液，将质量分数为8～10％的盐酸与三羟甲基氨基甲烷按质量比1:2～4混合制得三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液，用三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液调节多巴胺-盐酸溶液ph至8.2～8.4，制得多巴胺溶液。
19.优选的，上述步骤(5)中：导电剂、粘结剂、氮甲基吡咯烷酮和钛酸锂的质量比为1～2:2～5:50～80:50。
20.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
21.本发明制得的消除电池组热失控风险隐患的复合集流体，是将导电剂和粘结剂混合涂覆在泡沫铜表面制得；粘结剂为改性聚偏氟乙烯、导电剂为碳材料；
22.改性聚偏氟乙烯是将3-苯基丙烯酸接枝到聚偏氟乙烯上，再与巯基三氮唑反应制得；巯基三氮唑是双氨基硫脲与冰醋酸发生成环反应制得；通过自由基聚合，以过氧化对苯二甲酰为引发剂，能够将3-苯基丙烯酸接枝到聚偏氟乙烯，再与带有氨基和巯基的巯基三氮唑反应，形成带有氮和硫的改性聚偏氟乙烯，将改性聚偏氟乙烯包覆在泡沫铜表面，氮和硫会与铜发生结合，使得改性聚偏氟乙烯紧密包覆在泡沫铜表面，能够诱导锂的均匀沉积，提升电池循环性能的同时，具有三维结构的集流体还能够将锂的沉积限制在纳米线空隙之间，拥有更大的储锂空间，能够缓解金属锂的体积膨胀问题，从而消除电池组热失控风险隐
患；
23.碳材料是用多巴胺包覆氮掺杂碳纳米管制得；氮掺杂碳纳米管是将聚吡咯包覆的碳纳米管进行碳化处理制得，氮掺杂后的碳纳米管能够与泡沫铜络合，将碳材料均匀分散在复合集流体中，在氮掺杂碳纳米管表面形成改的聚多巴胺具有较高的亲锂性，将疏锂的碳纳米管转化为亲锂的导电剂，能够捕获锂离子，使得锂离子的沉积均匀，缓解锂枝晶的增长；导电剂和粘结剂进入到泡沫铜中，形成连续的三维网状结构，三维结构可以将锂的沉积限制在纳米线空隙之间，拥有更大的储锂空间，能够缓解金属锂的体积膨胀问题，不仅为金属锂提供了较大的自由空间，还能够实现重复充放电过程的锂沉积，提升电池循环性能。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
25.为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，将实施例和对比例中制备的消除电池组热失控风险隐患的复合集流体的各指标测试方法如下：
26.将实施例和对比例中制备的消除电池组热失控风险隐患的复合集流体制成锂离子电池，锂离子电池的制备方法为：以质量比为8:1:1的镍钴锰酸锂、炭黑和聚偏氟乙烯为正极物质，石墨烯为负极物质，电解液包括六氟硫酸里、碳酸丙烯酯和1,3-丙磺内酯；将正负极物质与实施例和对比例中制备的消除电池组热失控风险隐患的复合集流体组装得到正负极，将正负极、隔膜进行组装，注入电解液并完成封装，制得锂离子电池，具体操作如本领域常规方式进行。
27.循环性：在25℃的条件下进行1c/1c的充放电测试，记录经1000次循环后容量保持氯。
28.实施例1
29.(1)将3-苯基丙烯酸与n,n-二甲基甲酰胺按质量比1:100混合后搅拌均匀制得3-苯基丙烯酸溶液；将n,n-二甲基甲酰胺和聚偏氟乙烯粉末按质量比10:1混合，升温至45℃，搅拌均匀后密封，通氮气排除空气，升温至70℃，加入聚偏氟乙烯粉末质量0.05倍的引发剂过氧化对苯二甲酰，反应20min后，以1ml/min的速率滴加聚偏氟乙烯粉末质量4～8倍的3-苯基丙烯酸溶液，滴加完成后反应6h，制得3-苯基丙烯酸-聚偏氟乙烯；
30.(2)将水合肼和去离子水按体积比1:3混合，搅拌均匀并升温至48℃，以1ml/min的速率滴加水合肼质量0.2倍的二硫化碳，升温至85℃，回流反应50min，冷却至室温，静置至无白色晶体生成，过滤并在去离子水中重结晶，抽滤、干燥，制得双氨基硫脲；将双氨基硫脲与冰醋酸按质量比1:5混合，升温至90℃，回流反应4h后，转移至2℃下静置10h，过滤并用去离子水洗涤，再用去离子水重结晶1次，最后在60℃下真空干燥，制得巯基三氮唑；
31.(3)向3-苯基丙烯酸-聚偏氟乙烯中加入3-苯基丙烯酸-聚偏氟乙烯质量0.25倍的巯基三氮唑，搅拌均匀后升温至80℃，以3ml/min的速率滴加巯基三氮唑质量0.04倍的浓硫酸，反应4h，制得改性聚偏氟乙烯，即为粘结剂；
32.(4)将吡咯与质量分数为10％的盐酸按质量比1:50混合，超声分散20min，再加入
吡咯质量8倍的碳纳米管，继续超声分散20min，制得碳纳米管溶液，将过硫酸铵与质量分数为10％的盐酸按质量比1:5混合，制得过硫酸铵溶液，将碳纳米管溶液体积0.3倍的过硫酸铵溶液以1ml/min的速率滴加至碳纳米管溶液中，反应2h后，过滤并用去离子水洗涤3次，在80℃下真空干燥，再升温至400℃，保温2h，再升温至800℃，保温50min，制得氮掺杂碳纳米管；将盐酸多巴胺分散在去离子水中，制成浓度为1g/l的多巴胺-盐酸溶液，将质量分数为8％的盐酸与三羟甲基氨基甲烷按质量比1:2～4混合制得三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液，用三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液调节多巴胺-盐酸溶液ph至8.2，制得多巴胺溶液；将氮掺杂碳纳米管超声分散在氮掺杂碳纳米管质量3倍的去离子水，超声分散均匀后，加入氮掺杂碳纳米管质量30倍的多巴胺溶液，在室温、500rpm下搅拌20h，过滤、用去离子水洗涤8次并干燥，制得碳材料，即为导电剂；
33.(5)将导电剂、粘结剂、氮甲基吡咯烷酮和钛酸锂按质量比1:2:50:50混合，搅拌均匀制得浆料，将浆料涂覆在泡沫铜表面，泡沫铜厚度为10μm，浆料厚度为1μm，最后在100℃下烘干，制得消除电池组热失控风险隐患的复合集流体。
34.实施例2
35.(1)将3-苯基丙烯酸与n,n-二甲基甲酰胺按质量比1.1:100混合后搅拌均匀制得3-苯基丙烯酸溶液；将n,n-二甲基甲酰胺和聚偏氟乙烯粉末按质量比13:1混合，升温至50℃，搅拌均匀后密封，通氮气排除空气，升温至71℃，加入聚偏氟乙烯粉末质量0.07倍的引发剂过氧化对苯二甲酰，反应25min后，以1ml/min的速率滴加聚偏氟乙烯粉末质量6倍的3-苯基丙烯酸溶液，滴加完成后反应7h，制得3-苯基丙烯酸-聚偏氟乙烯；
36.(2)将水合肼和去离子水按体积比1:4混合，搅拌均匀并升温至50℃，以2ml/min的速率滴加水合肼质量0.25倍的二硫化碳，升温至90℃，回流反应60min，冷却至室温，静置至无白色晶体生成，过滤并在去离子水中重结晶，抽滤、干燥，制得双氨基硫脲；将双氨基硫脲与冰醋酸按质量比1:5.5混合，升温至94℃，回流反应5h后，转移至4℃下静置11h，过滤并用去离子水洗涤，再用去离子水重结晶2次，最后在70℃下真空干燥，制得巯基三氮唑；
37.(3)向3-苯基丙烯酸-聚偏氟乙烯中加入3-苯基丙烯酸-聚偏氟乙烯质量0.3倍的巯基三氮唑，搅拌均匀后升温至85℃，以4ml/min的速率滴加巯基三氮唑质量0.06倍的浓硫酸，反应5h，制得改性聚偏氟乙烯，即为粘结剂；
38.(4)将吡咯与质量分数为15％的盐酸按质量比1:65混合，超声分散25min，再加入吡咯质量10倍的碳纳米管，继续超声分散25min，制得碳纳米管溶液，将过硫酸铵与质量分数为15％的盐酸按质量比1:6混合，制得过硫酸铵溶液，将碳纳米管溶液体积0.4倍的过硫酸铵溶液以2ml/min的速率滴加至碳纳米管溶液中，反应2.5h后，过滤并用去离子水洗涤4次，在85℃下真空干燥，再升温至410℃，保温2.5h，再升温至900℃，保温70min，制得氮掺杂碳纳米管；将盐酸多巴胺分散在去离子水中，制成浓度为1.5g/l的多巴胺-盐酸溶液，将质量分数为9％的盐酸与三羟甲基氨基甲烷按质量比1:3混合制得三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液，用三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液调节多巴胺-盐酸溶液ph至8.3，制得多巴胺溶液；将氮掺杂碳纳米管超声分散在氮掺杂碳纳米管质量4倍的去离子水，超声分散均匀后，加入氮掺杂碳纳米管质量40倍的多巴胺溶液，在室温、800rpm下搅拌25h，过滤、用去离子水洗涤9次并干燥，制得碳材料，即为导电剂；
39.(5)将导电剂、粘结剂、氮甲基吡咯烷酮和钛酸锂按质量比1.5:4:75:25混合，搅拌
均匀制得浆料，将浆料涂覆在泡沫铜表面，泡沫铜厚度为15μm，浆料厚度为2μm，最后在125℃下烘干，制得消除电池组热失控风险隐患的复合集流体。
40.实施例3
41.(1)将3-苯基丙烯酸与n,n-二甲基甲酰胺按质量比1.2:100混合后搅拌均匀制得3-苯基丙烯酸溶液；将n,n-二甲基甲酰胺和聚偏氟乙烯粉末按质量比15:1混合，升温至55℃，搅拌均匀后密封，通氮气排除空气，升温至72℃，加入聚偏氟乙烯粉末质量0.08倍的引发剂过氧化对苯二甲酰，反应30min后，以2ml/min的速率滴加聚偏氟乙烯粉末质量8倍的3-苯基丙烯酸溶液，滴加完成后反应8h，制得3-苯基丙烯酸-聚偏氟乙烯；
42.(2)将水合肼和去离子水按体积比1:5混合，搅拌均匀并升温至52℃，以3ml/min的速率滴加水合肼质量0.3倍的二硫化碳，升温至95℃，回流反应70min，冷却至室温，静置至无白色晶体生成，过滤并在去离子水中重结晶，抽滤、干燥，制得双氨基硫脲；将双氨基硫脲与冰醋酸按质量比1:6混合，升温至98℃，回流反应6h后，转移至5℃下静置12h，过滤并用去离子水洗涤，再用去离子水重结晶3次，最后在80℃下真空干燥，制得巯基三氮唑；
43.(3)向3-苯基丙烯酸-聚偏氟乙烯中加入3-苯基丙烯酸-聚偏氟乙烯质量0.35倍的巯基三氮唑，搅拌均匀后升温至90℃，以5ml/min的速率滴加巯基三氮唑质量0.08倍的浓硫酸，反应6h，制得改性聚偏氟乙烯，即为粘结剂；
44.(4)将吡咯与质量分数为20％的盐酸按质量比1:80混合，超声分散30min，再加入吡咯质量12倍的碳纳米管，继续超声分散30min，制得碳纳米管溶液，将过硫酸铵与质量分数为20％的盐酸按质量比1:8混合，制得过硫酸铵溶液，将碳纳米管溶液体积0.5倍的过硫酸铵溶液以3ml/min的速率滴加至碳纳米管溶液中，反应3h后，过滤并用去离子水洗涤5次，在90℃下真空干燥，再升温至420℃，保温3h，再升温至1000℃，保温90min，制得氮掺杂碳纳米管；将盐酸多巴胺分散在去离子水中，制成浓度为2g/l的多巴胺-盐酸溶液，将质量分数为8～10％的盐酸与三羟甲基氨基甲烷按质量比1:4混合制得三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液，用三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液调节多巴胺-盐酸溶液ph至8.4，制得多巴胺溶液；将氮掺杂碳纳米管超声分散在氮掺杂碳纳米管质量5倍的去离子水，超声分散均匀后，加入氮掺杂碳纳米管质量50倍的多巴胺溶液，在室温、1000rpm下搅拌30h，过滤、用去离子水洗涤10次并干燥，制得碳材料，即为导电剂；
45.(5)将导电剂、粘结剂、氮甲基吡咯烷酮和钛酸锂按质量比1:2:80:50混合，搅拌均匀制得浆料，将浆料涂覆在泡沫铜表面，泡沫铜厚度为20μm，浆料厚度为3μm，最后在150℃下烘干，制得消除电池组热失控风险隐患的复合集流体。
46.对比例1
47.对比例1的组成同实施例2。该消除电池组热失控风险隐患的复合集流体的制作方法与实施例2的区别在与不进行步骤(2)的制备，3-苯基丙烯酸-聚偏氟乙烯即为粘结剂。
48.对比例2
49.对比例2的组成同实施例2。该消除电池组热失控风险隐患的复合集流体的制作方法与实施例2的区别在与不进行步骤(1)(2)的制备，聚偏氟乙烯即为粘结剂。
50.对比例3
51.对比例3的组成同实施例2。该消除电池组热失控风险隐患的复合集流体的制作方法与实施例2的区别仅使用多巴胺包覆碳纳米管制得碳材料。
52.对比例4
53.对比例4的组成同实施例2。该消除电池组热失控风险隐患的复合集流体的制作方法与实施例2的区别仅在于导电剂为碳纳米管。
54.效果例
55.下表1给出了采用本发明实施例1至3与对比例1至4的消除电池组热失控风险隐患的复合集流体的性能分析结果：
56.表1
[0057] 容量保持率(％) 容量保持率(％)实施例186对比例181实施例289对比例276实施例388对比例379
ꢀꢀ
对比例467
[0058]
通过表1中实施例与对比例的实验数据比较可以明显发现，使用实施例1、2、3制备的消除电池组热失控风险隐患的复合集流体制得的锂离子电池具有较优异的循环性。
[0059]
从实施例1、实施例2、实施例3和对比例1、对比例2的实验数据比较可发现，通过自由基聚合，以过氧化对苯二甲酰为引发剂，能够将3-苯基丙烯酸接枝到聚偏氟乙烯，再与带有氨基和巯基的巯基三氮唑反应，形成带有氮和硫的改性聚偏氟乙烯，将改性聚偏氟乙烯包覆在泡沫铜表面，氮和硫会与铜发生结合，使得改性聚偏氟乙烯紧密包覆在泡沫铜表面，能够诱导锂的均匀沉积，提升电池循环性能的同时，具有三维结构的集流体还能够将锂的沉积限制在纳米线空隙之间，拥有更大的储锂空间，能够缓解金属锂的体积膨胀问题，从而消除电池组热失控风险隐患；
[0060]
从实施例1、实施例2、实施例3和对比例3、对比例4的实验数据比较可发现，氮掺杂后的碳纳米管能够与泡沫铜络合，将碳材料均匀分散在复合集流体中，在氮掺杂碳纳米管表面形成改的聚多巴胺具有较高的亲锂性，将疏锂的碳纳米管转化为亲锂的导电剂，能够捕获锂离子，使得锂离子的沉积均匀，缓解锂枝晶的增长；导电剂和粘结剂进入到泡沫铜中，形成连续的三维网状结构，三维结构可以将锂的沉积限制在纳米线空隙之间，拥有更大的储锂空间，能够缓解金属锂的体积膨胀问题，不仅为金属锂提供了较大的自由空间，还能够实现重复充放电过程的锂沉积，提升电池循环性能。
[0061]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

技术特征：
1.一种消除电池组热失控风险隐患的复合集流体，其特征在于，所述消除电池组热失控风险隐患的复合集流体是将导电剂和粘结剂混合涂覆在泡沫铜表面制得；所述粘结剂为改性聚偏氟乙烯；所述导电剂为碳材料。2.根据权利要求1所述的一种消除电池组热失控风险隐患的复合集流体，其特征在于，所述改性聚偏氟乙烯是将3-苯基丙烯酸接枝到聚偏氟乙烯上，再与巯基三氮唑反应制得。3.根据权利要求2所述的一种消除电池组热失控风险隐患的复合集流体，其特征在于，所述巯基三氮唑是双氨基硫脲与冰醋酸发生成环反应制得。4.根据权利要求1所述的一种消除电池组热失控风险隐患的复合集流体，其特征在于，所述碳材料是用多巴胺包覆氮掺杂碳纳米管制得；所述氮掺杂碳纳米管是将聚吡咯包覆的碳纳米管进行碳化处理制得。5.一种消除电池组热失控风险隐患的复合集流体的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：(1)将n,n-二甲基甲酰胺和聚偏氟乙烯粉末按质量比10～15:1混合，升温至45～55℃，搅拌均匀后密封，通氮气排除空气，升温至70～72℃，加入聚偏氟乙烯粉末质量0.05～0.08倍的引发剂过氧化对苯二甲酰，反应20～30min后，以1～2ml/min的速率滴加聚偏氟乙烯粉末质量4～8倍的3-苯基丙烯酸溶液，滴加完成后反应6～8h，制得3-苯基丙烯酸-聚偏氟乙烯；(2)将双氨基硫脲与冰醋酸按质量比1:5～6混合，升温至90～98℃，回流反应4～6h后，转移至2～5℃下静置10～12h，过滤并用去离子水洗涤，再用去离子水重结晶1～3次，最后在60～80℃下真空干燥，制得巯基三氮唑；(3)向3-苯基丙烯酸-聚偏氟乙烯中加入3-苯基丙烯酸-聚偏氟乙烯质量0.25～0.35倍的巯基三氮唑，搅拌均匀后升温至80～90℃，以3～5ml/min的速率滴加巯基三氮唑质量0.04～0.08倍的浓硫酸，反应4～6h，制得改性聚偏氟乙烯，即为粘结剂；(4)将氮掺杂碳纳米管超声分散在氮掺杂碳纳米管质量3～5倍的去离子水，超声分散均匀后，加入氮掺杂碳纳米管质量30～50倍的多巴胺溶液，在室温、500～1000rpm下搅拌20～30h，过滤、用去离子水洗涤8～10次并干燥，制得碳材料，即为导电剂；(5)将导电剂、粘结剂、氮甲基吡咯烷酮和钛酸锂混合，搅拌均匀制得浆料，将浆料涂覆在泡沫铜表面，泡沫铜厚度为10～20μm，浆料厚度为1～3μm，最后在100～150℃下烘干，制得消除电池组热失控风险隐患的复合集流体。6.根据权利要求5所述的一种消除电池组热失控风险隐患的复合集流体的制备方法，其特征在于，上述步骤(1)中：3-苯基丙烯酸溶液是将3-苯基丙烯酸与n,n-二甲基甲酰胺按质量比1～1.2:100混合后搅拌均匀制得。7.根据权利要求5所述的一种消除电池组热失控风险隐患的复合集流体的制备方法，其特征在于，上述步骤(2)中：双氨基硫脲的制备方法为：将水合肼和去离子水按体积比1:3～5混合，搅拌均匀并升温至48～52℃，以1～3ml/min的速率滴加水合肼质量0.2～0.3倍的二硫化碳，升温至85～95℃，回流反应50～70min，冷却至室温，静置至无白色晶体生成，过滤并在去离子水中重结晶，抽滤、干燥，制得双氨基硫脲。8.根据权利要求5所述的一种消除电池组热失控风险隐患的复合集流体的制备方法，其特征在于，上述步骤(4)中：氮掺杂碳纳米管的制备方法为：将吡咯与质量分数为10～
20％的盐酸按质量比1:50～80混合，超声分散20～30min，再加入吡咯质量8～12倍的碳纳米管，继续超声分散20～30min，制得碳纳米管溶液，将过硫酸铵与质量分数为10～20％的盐酸按质量比1:5～8混合，制得过硫酸铵溶液，将碳纳米管溶液体积0.3～0.5倍的过硫酸铵溶液以1～3ml/min的速率滴加至碳纳米管溶液中，反应2～3h后，过滤并用去离子水洗涤3～5次，在80～90℃下真空干燥，再升温至400～420℃，保温2～3h，再升温至800～1000℃，保温50～90min，制得氮掺杂碳纳米管。9.根据权利要求5所述的一种消除电池组热失控风险隐患的复合集流体的制备方法，其特征在于，上述步骤(4)中：多巴胺溶液的制备方法为：将盐酸多巴胺分散在去离子水中，制成浓度为1～2g/l的多巴胺-盐酸溶液，将质量分数为8～10％的盐酸与三羟甲基氨基甲烷按质量比1:2～4混合制得三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液，用三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液调节多巴胺-盐酸溶液ph至8.2～8.4，制得多巴胺溶液。10.根据权利要求5所述的一种消除电池组热失控风险隐患的复合集流体的制备方法，其特征在于，上述步骤(5)中：导电剂、粘结剂、氮甲基吡咯烷酮和钛酸锂的质量比为1～2:2～5:50～80:50。

技术总结
本发明公开了一种消除电池组热失控风险隐患的复合集流体及其制备方法，涉及锂电池技术领域。本发明制备的消除电池组热失控风险隐患的复合集流体，是将导电剂和粘结剂混合涂覆在泡沫铜表面制得；粘结剂为改性聚偏氟乙烯，改性聚偏氟乙烯是将3-苯基丙烯酸接枝到聚偏氟乙烯上，再与巯基三氮唑反应制得，巯基三氮唑是双氨基硫脲与冰醋酸发生成环反应制得，能够缓解金属锂的体积膨胀问题，从而消除电池组热失控风险隐患；导电剂为碳材料，碳材料是用多巴胺包覆氮掺杂碳纳米管制得，氮掺杂碳纳米管是将聚吡咯包覆的碳纳米管进行碳化处理制得，不仅为金属锂提供了较大的自由空间，还能够实现重复充放电过程的锂沉积，提升电池循环性能。性能。


技术研发人员：沈晓宇 戴兴根 沈敏华 胡飞艳 贾廷平 王修雄
受保护的技术使用者：浙江东尼电子股份有限公司
技术研发日：2023.07.25
技术公布日：2023/10/15