铜箔集流体表面聚苯胺复合改性研究

付红霞,肖仁贵,张云燕,廖 霞,杜 鑫

(贵州大学 化学与化工学院,贵州 贵阳 550000)

锂离子电池(LIB)由于循环稳定、能量密度高[1],被广泛应用于消费电子、动力电池及储能等领域[2],同时由于电动汽车的快速发展对锂离子电池的安全性、稳定性和能量密度提出了更高的要求[3]。LIB 主要由正极、隔膜、负极、集流体四个部分组成[4]。集流体是LIBs 的主要组件之一,用来维持电极和外部电路之间的电力传输,其几何形状和表面化学分子结构将影响电子转移速率[5],从而影响电池的电化学性能。

铜箔通常用于锂离子电池的负极集流体,作为电极材料、粘合剂和导电材料的载体[6]。但是由于铜箔表面比较光滑平整,接触面积不够大,且铜箔为金属材料,而电池一般为非金属材料,使得两种物质接触相容性差,界面接触电阻较大,导致电池充放电性能有所降低。所以,铜箔集流体的改性成为提高锂离子电池性能的有效方法之一[7-11]。Wang 等在铜箔集流体上制备了亲锂3D ZnO 纳米棒阵列,降低了局部电流密度,抑制了锂树枝晶的生长,在电流密度为5 mA·cm-2下循环200 次后,锂电池容量保持率可达到93%[12]。Jiang 等在铜箔表面采用LPCVD 技术制备了石墨烯薄膜[7],石墨烯表面改性可增加铜箔与电极材料的附着力,提高电池的循环稳定性。Wang 等使用简单的滴涂法在锂表面形成超分子PEO-UPY 共聚物锂阳极保护层,该共聚物作为一种稳定的人工固态电解质界面,可进一步减少铜箔集流体与锂的反应,形成致密的保护层,从而弱化锂枝晶的形成,提高锂金属阳极的循环稳定性[13]。……