(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111565294.9 (22)申请日 2021.12.20 (71)申请人 上海电气国轩新能源科技有限公司 地址 201800 上海市嘉定区恒永路285号3 幢401室 (72)发明人 汪涛　黄得胜　李佳　杨尘　 (74)专利代理 机构 上海弼兴律师事务所 31283 代理人 倪丽红　邹玲 (51)Int.Cl. H01M 4/66(2006.01) H01M 4/80(2006.01) H01M 4/13(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种骨料材料、 非金属集流体及其制备方 法、 应用 (57)摘要 本发明公开了一种骨料材料、 非金属集流体 及其制备方法、 应用。 该骨料材料的原料组合物 包括下述组分： 木浆纤维、 导电剂和分散剂； 其 中： 所述木浆纤维和所述导电剂的质量比为1: (0.2‑0.5)； 所述木浆纤维和所述分散剂的质量 比为1:(0.01 ‑0.1)； 所述木浆纤维的长度为5 ‑20 μm。 该非金属集流体包括所述的骨料材料和附 着于所述骨料材料表面的改性碳纤维层。 本发明 中的骨料材料机械强度高、 导电性能好、 粘附性 强； 非金属集流体具有导电性能好、 机械强度高 等特点， 能够有效降低集流体在锂离子电池中的 重量占比， 可在锂离 子电池领域广泛 使用。 权利要求书2页 说明书9页 CN 114188547 A 2022.03.15 CN 114188547 A 1.一种骨料材料的原料组合物， 其特征在于， 其包括下述组分： 木浆纤维、 导电剂和分 散剂； 其中： 所述木浆纤维和所述 导电剂的质量比为1:(0.2 ‑0.5)； 所述木浆纤维和所述分散剂的质量比为1:(0.01 ‑0.1)； 所述木浆纤维的长度为5 ‑20 μm。 2.如权利要求1所述的骨料材料的原料组合物， 其特征在于， 所述骨料材料的原料组合 物满足下述条件中的一种或多种： ①所述木浆纤维为天然木浆纤维； 所述天然木浆纤维的原料的长度可为200 ‑300 μm， 例 如250 μm； 所述天然木浆纤维的原料的堆密度可为115 ‑150g/L； 所述天然木浆纤维的原料的 pH可为6.5 ‑8.5； 所述天然木浆纤维可为购自德国J RS公司研发生产的ARBOC EL木质纤维； ②所述导电剂为石 墨烯和/或碳纳米管； 所述石 墨烯的鳞片尺寸可为10 ‑15 μm， 例如12 μ m； 所述石墨烯的晶体粒径可为10 ‑15 μm， 例如12 μm； 所述碳纳米管的平均粒径可为8 ‑12 μm， 例如10 μm； ③所述分散剂为聚丙烯酰胺， 所述聚丙烯酰胺的目数 可为100目； ④所述木浆 纤维和所述导电剂的质量比为1:(0.2 ‑0.3)， 例如1:0.2、 1:0.225或1:0.3； 和 ⑤所述木浆纤维和所述分散剂的质量比为1:(0.01 ‑0.05)， 例如1:0.025、 1:0.02或1: 0.05。 3.一种骨料材料的制备方法， 其特征在于， 其包括下述步骤： 将如权利要求1或2所述的 木浆纤维、 所述的导电剂和所述的分散剂混合搅拌得混合液A， 将所述混合液A成型， 即可； 其中， 所述成型的设备 可为木浆成型器； 其中， 所述成型的方式可为 通过成型网笼成型。 4.一种骨料 材料， 其采用如权利要求3所述的骨料 材料的制备 方法制得。 5.一种非金属集流体， 其特征在于， 其包括如权利要求4所述的骨料材料和附着于所述 骨料材料表 面的改性碳纤维层； 优选地， 所述 非金属集流体中， 所述骨料材料的厚度为3 ‑8 μ m， 所述改性 碳纤维层的厚度为5 ‑12 μm； 其中， 所述改性 碳纤维层中的改性 碳纤维采用下述方法制得： 将所述改性碳纤维的原料混合搅拌得混合液B， 将所述混合液B经过挤压后得到直径1 ‑ 5 μm的纤维， 即可； 所述 挤压的方式可为双螺杆挤压； 所述改性碳纤维的原料包括下述组分： 聚丙烯纤维、 导电纤维、 杂原子前驱体和粘结 剂； 其中： 所述聚丙烯纤维和所述 导电纤维的质量比为1:(5 ‑20)； 所述聚丙烯纤维和所述杂原子前驱体的质量比为1:(0.1 ‑1)； 所述聚丙烯纤维和所述粘结剂的质量比为1:(0.1 ‑1)； 所述杂原子前驱体选自含氮有机物、 含 硫有机物和含 磷有机物中的一种或多种。 6.如权利要求5所述的非金属集流体， 其特征在于， 所述改性碳纤维的原料满足下述条 件中的一种或多种： ①所述聚丙烯纤维的直径为1 ‑5 μm； ②所述聚丙烯纤维的长度为1 ‑5 μm；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114188547 A 2③所述导电纤维的种类为活性 碳纤维和/或导电碳纤维； 所述活性 碳纤维的直径可为3 ‑20 μm； 所述活性 碳纤维的长度可为5 ‑20 μm； 所述导电碳纤维的直径可为3 ‑10 μm； 所述 导电碳纤维的长度可为5 ‑20 μm； ④所述含氮有机物为苯胺、 对苯二酚、 吡咯、 对苯二胺和三聚氰胺中的一种或多种， 例 如苯胺、 对苯二 酚、 吡咯、 对苯二胺或三聚氰胺； ⑤所述含硫有机物为硫脲； ⑥所述含磷有机物为 三磷酸腺苷和/或二磷酸 果糖； ⑦所述粘结剂为聚丙烯酰胺， 所述聚丙烯酰胺的目数 可为100目； ⑧所述聚丙烯纤维和所述 导电纤维的质量比为1:(6 ‑20)， 例如1: 8.8、 1:16或1:6.67； ⑨所述聚丙烯纤维和所述杂原子前驱体的质量比为1:(0.1 ‑0.5)， 例如1:0.2或1: 0.33； 和 ⑩所述聚丙烯纤维和所述粘结剂的质量比为1:(0.1 ‑0.6)， 例如1:0.2、 1:0.33、 1:0.3 或1:0.6。 7.如权利要求5所述的非金属集流体， 其特征在于， 以重量份数计， 所述改性碳纤维的 原料包括下述组分： 5 ‑15份聚丙烯纤维， 80‑100份导电纤维， 1 ‑5份杂原子前驱体， 2 ‑5份粘 结剂； 所述聚丙烯纤维的长度为1 ‑5 μm， 所述 导电纤维的长度为5 ‑20 μm； 优选地， 以重量份数计， 所述改性碳纤维的原料包括下述组分： 10份聚丙烯纤维， 88份 导电纤维， 2份杂原子前驱体， 2份粘 结剂； 所述聚丙烯纤维的长度为 1‑5 μm， 所述导电纤维的 长度为5‑20 μm； 所述杂原子前驱体优选为苯胺； 优选地， 以重量份数计， 所述改性碳纤维的原料包括下述组分： 5份聚丙烯纤维， 80份导 电纤维， 1份杂原子前驱体， 3份粘 结剂； 所述聚丙烯纤维的长度为1 ‑5 μm， 所述导电纤维的长 度为5‑20 μm； 所述杂原子前驱体优选为硫脲； 优选地， 以重量份数计， 所述改性碳纤维的原料包括下述组分： 15份聚丙烯纤维， 100份 导电纤维， 5份杂原子前驱体， 5份粘 结剂； 所述聚丙烯纤维的长度为 1‑5 μm， 所述导电纤维的 长度为5‑20 μm； 所述杂原子前驱体优选为 三磷酸腺苷； 优选地， 以重量份数计， 所述改性碳纤维的原料包括下述组分： 10份聚丙烯纤维， 88份 导电纤维， 2份杂原子前驱体， 3份粘 结剂； 所述聚丙烯纤维的长度为 1‑5 μm， 所述导电纤维的 长度为5‑20 μm； 所述杂原子前驱体优选为对苯二酚、 吡咯、 对苯二胺、 三聚氰胺或二磷酸果 糖。 8.一种如权利要求5 ‑7中任一项所述的非金属集流体的制备方法， 其特征在于， 其包括 下述步骤： 将如权利要求5 ‑7中任一项所述的改性碳纤维的原料混合后， 通过挤压后喷附在如权 利要求4所述骨料 材料的表面， 得复合纤维， 即可； 其中： 所述挤压的温度为15 0‑180℃， 优选为16 0‑170℃， 例如16 5℃； 所述挤压后喷附在保护气氛中进行。 9.一种负极材 料， 其包含如权利要求5 ‑7中任一项所述的非金属集 流体。 10.一种锂离 子电池， 其包 含如权利要求9所述的负极材 料。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114188547 A 3