技术领域
[0001] 本发明涉及水系电池技术领域，特别涉及一种胶涂层及其制备方法和应用。
相关背景技术
[0002] 水系电池在实际应用中，在长时间的循环充放电后，集流体的极耳处会出现电解液中电解质的析出，易造成集流体腐蚀、极片欧姆极化增大，电池容量降低，循环寿命衰减等现象。因此，如何避免这类现象的发生，从而提升水系电池的整体电化学性能，成为亟待解决的问题。
具体实施方式
[0037] 下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
[0038] 本发明提供了一种胶涂层，胶涂层的制备原料包括水、有机溶剂、涂层胶、分散剂和抗收缩剂。
[0039] 具体的，为了防止杂质污染，水可以采用去离子水。
[0040] 具体的，有机溶剂可以是N‑甲基‑2‑吡咯烷酮(NMP)、N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)、三元醇、正己烷、四氢呋喃(THF)、羟基吡啶和乙腈中的一种或多种。例如有机溶剂可以是DMF和羟基吡啶，DMF和羟基吡啶的体积比为0.8～1.5：1。
[0041] 具体的，涂层胶可以是ABS塑料胶、聚丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氯乙烯、有机硅胶粘剂、聚醋酸乙烯乳液和VAE乳液等其中的一种或多种。例如涂层胶可以是环氧树脂和VAE乳液，环氧树脂和VAE乳液的质量比为1.5～2.5：3。
[0042] 具体的，分散剂可以是水玻璃、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯和纤维素衍生物等其中的一种或多种。例如分散剂可以是水玻璃和焦磷酸钠，水玻璃和焦磷酸钠的质量比为0.8～1.5：2。
[0043] 具体的，抗收缩剂可以是聚环氧丙烷、无机媒介物乙二醇和单甘酯等其中的一种或多种。
[0044] 具体的，水的作用是防止在烘干过程中，溶剂挥发过快，造成某些胶涂层收缩，水的用量过多会导致溶质浓度较低，流动性变大，导致成膜不均匀；水的用量过少会造成溶剂含量较低，溶剂挥发速率过快，涂层干燥时应力较大。因此，控制水和有机溶剂的体积比为(0.01～1)：1，例如0.1：1、0.2：1、0.3：1、0.4：1、0.5：1、0.6：1、0.7：1、0.8：1、0.9：1，优选为(0.1～0.5)：1。
[0045] 具体的，涂层胶的质量过多易导致溶液过于粘稠，不易进行涂布，且干燥时易产生较大应力。涂层胶的质量过少导致溶液较稀，也不易涂布，溶液干燥时间较长且成膜效果不佳。
[0046] 具体的，考虑到分散剂的质量过多易造成胶涂层不紧密，导致电解液中小溶剂分子进入胶层内部，并与集流体直接接触，从而腐蚀集流体。分散剂的质量过少不能达到良好的分散效果，导致涂层成膜不均匀。因此，控制分散剂的质量为涂层胶质量的2％～10％，例如3％、5％、7％、9％；优选为3％～7％。
[0047] 具体的，考虑到抗收缩剂的质量过多易释放胶层内部应力，造成胶层分子间键能变弱，不易形成致密的涂层；抗收缩剂的质量过少导致胶层的应力过大，极耳内缩严重。因此，控制抗收缩剂的质量为涂层胶质量的0.05％～2％，例如0.1％、0.12％、0.15％、0.17％、0.19％；优选为0.1％～1％。
[0048] 具体的，胶涂层具有绝缘性、致密性好，耐腐蚀性好，能够阻断电解液与涂层内部的集流体直接接触，避免电解液中导电粒子与集流体发生电子交换，从而抑制集流体的腐蚀。
[0049] 本发明还提供了一种胶涂层的制备方法，包括如下步骤：
[0050] S1、将水和有机溶剂混合，得到溶液A；
[0051] S2、将涂层胶加入到溶液A中，搅拌稀释直至混合均匀，得到溶液B；
[0052] S3、将分散剂、抗收缩剂，依次加入溶液B中，搅拌溶解后，得到溶液C；
[0053] S4、将溶液C进行真空脱泡处理、涂布、烘干得到胶涂层。
[0054] 具体的，上述S1中，水的作用是防止后续烘干过程中，溶剂挥发过快，造成某些胶涂层收缩，水的用量过多会导致溶液C中的溶质浓度较低，流动性变大，导致成膜不均匀；水的用量过少会造成溶液C中溶剂含量较低，溶剂挥发速率过快，涂层干燥时应力较大。因此，控制水和有机溶剂的体积比为(0.01～1)：1，例如0.1：1、0.2：1、0.3：1、0.4：1、0.5：1、0.6：1、0.7：1、0.8：1、0.9：1，优选为(0.1～0.5)：1。
[0055] 具体的，上述S1中，搅拌速度过大易造成溶液飞溅，致使溶液浓度发生变化，搅拌速度过小不易分散溶质，造成溶质溶解不充分或搅拌时间过长，生产效率低下。因此，控制搅拌速度为50～300r/min，例如80r/min、100r/min、130r/min、150r/min、180r/min、200r/min、230r/min、250r/min、280r/min；优选为100～260r/min。
[0056] 具体的，上述S2中，涂层胶的质量过多易导致溶液过于粘稠，不易进行涂布，且干燥时易产生较大应力，造成集流体极耳变形。涂层胶的质量过少导致溶液较稀，也不易涂布，溶液干燥时间较长且成膜效果不佳。因此，控制涂层胶的质量与溶液A的体积比为1g：(1～10)mL，例如1g：2mL、1g：5mL、1g：7mL、1g：9mL；优选为1g：(2～8)mL。
[0057] 具体的，上述S3中，考虑到分散剂的质量过多易造成胶层不紧密；分散剂的质量过少不能达到良好的分散效果，导致涂层成膜不均匀。因此，控制分散剂的质量为涂层胶质量的2％～10％，例如3％、5％、7％、9％；优选为3％～7％。
[0058] 具体的，上述S3中，考虑到抗收缩剂的质量过多易释放胶层内部应力，造成胶层分子间键能变弱，不易形成致密的涂层；抗收缩剂的质量过少导致胶层的应力过大。因此，控制抗收缩剂的质量为涂层胶质量的0.05％～2％，例如0.1％、0.12％、0.15％、0.17％、0.19％；优选为0.1％～1％。
[0059] 具体的，上述S4中，考虑到真空度过大导致溶液沸点过低，在脱泡时，溶液会发生剧烈沸腾；过小不能完全去除溶液中的微小气泡，在后续涂布干燥成膜后，微小气泡会形成空腔。因此，控制真空度为900～960kPa，例如920kPa、930kPa、950kPa；优选为900～940kPa，(计一个标准大气压为1MPa，1MPa＝1000kPa)。
[0060] 具体的，上述S4中，考虑到真空脱泡处理的时间过长易造成溶液发生沸腾，溶剂挥发过快；真空脱泡处理的时间过短不易排出溶液中的微小气泡。因此，控制真空脱泡处理的时间为2～15min，例如5min、7min、10min、12min；优选为3～12min。
[0061] 需要说明的是，上述制备方法中，微观形态下涂层胶能够与水分子和有机溶剂分子以分子间作用力相互结合；先加入分散剂，能够有效分散涂层胶，使其在溶液B中呈现均匀分布，而后加入抗收缩剂，在后续的烘干过程中，才能保证溶液C的张力处处相等，使涂层胶成膜更均匀。
[0062] 本发明还提供了上述胶涂层的应用，将上述胶涂层应用于涂层集流体中。
[0063] 具体的，本发明提供了包括上述胶涂层的涂层集流体，如图1所示，涂层集流体包括集流体基体以及集流体基体上设置的极耳，极耳的表面设有上述胶涂层，胶涂层的制备原料包括水、有机溶剂、涂层胶、分散剂和抗收缩剂。
[0064] 具体的，胶涂层设于极耳下端表面的30％～80％区域，即胶涂层沿着极耳与集流体基体连接的一端沿着远离集流体基体的方向设置，胶涂层的面积占极耳的面积的30％～80％。
[0065] 具体的，为了防止杂质污染，水可以采用去离子水。
[0066] 具体的，胶涂层的厚度为5～200μm，优选为10～100μm。
[0067] 本发明还提供了上述涂层集流体的制备方法，包括如下步骤：
[0068] 步骤1、将水和有机溶剂混合，得到溶液A；
[0069] 步骤2、将涂层胶加入到溶液A中混合，得到溶液B；
[0070] 步骤3、将分散剂、抗收缩剂依次加入溶液B中混合，得到溶液C；
[0071] 步骤4、将溶液C进行真空脱泡处理；
[0072] 步骤5、将溶液C涂布在集流体的极耳的下端表面；然后烘干，得到涂层集流体。
[0073] 具体的，上述步骤1中，水的作用是防止后续集流体在烘干过程中，溶剂挥发过快，造成某些胶涂层收缩，致使集流体形变损坏，水的用量过多会导致溶液C中的溶质浓度较低，流动性变大，导致集流体表面成膜不均匀；水的用量过少会造成溶液C中溶剂含量较低，溶剂挥发速率过快，集流体的涂层干燥时应力较大，造成极耳发生变形内缩。因此，控制水和有机溶剂的体积比为(0.01～1)：1，例如0.1：1、0.2：1、0.3：1、0.4：1、0.5：1、0.6：1、0.7：1、0.8：1、0.9：1，优选为(0.1～0.5)：1。
[0074] 具体的，上述步骤1中，搅拌速度过大易造成溶液飞溅，致使溶液浓度发生变化，搅拌速度过小不易分散溶质，造成溶质溶解不充分或搅拌时间过长，生产效率低下。因此，控制搅拌速度为50～300r/min，例如80r/min、100r/min、130r/min、150r/min、180r/min、200r/min、230r/min、250r/min、280r/min；优选为100～260r/min。
[0075] 具体的，上述步骤2中，涂层胶的质量过多易导致溶液过于粘稠，不易进行涂布，且干燥时易产生较大应力，造成集流体极耳变形。涂层胶的质量过少导致溶液较稀，也不易涂布，溶液干燥时间较长且成膜效果不佳。因此，控制涂层胶的质量与溶液A的体积比为1g：(1～10)mL，例如1g：2mL、1g：5mL、1g：7mL、1g：9mL；优选为1g：(2～8)mL。需要说明的是，此处涂层胶的质量与溶液A的体积比仅代表二者的比例关系，生产过程中，二者的用量可以根据实际需求确定。
[0076] 具体的，上述步骤3中，考虑到分散剂的质量过多易造成胶层不紧密，导致电解液中小溶剂分子进入胶层内部，并与集流体直接接触，从而腐蚀集流体。分散剂的质量过少不能达到良好的分散效果，导致涂层成膜不均匀。因此，控制分散剂的质量为涂层胶质量的2％～10％，例如3％、5％、7％、9％；优选为3％～7％。
[0077] 具体的，上述步骤3中，考虑到抗收缩剂的质量过多易释放胶层内部应力，造成胶层分子间键能变弱，不易形成致密的涂层；抗收缩剂的质量过少导致胶层的应力过大，极耳内缩严重。因此，控制抗收缩剂的质量为涂层胶质量的0.05％～2％，例如0.1％、0.12％、0.15％、0.17％、0.19％；优选为0.1％～1％。
[0078] 具体的，上述步骤4中，考虑到真空度过大导致溶液沸点过低，在脱泡时，溶液会发生剧烈沸腾；过小不能完全去除溶液中的微小气泡，在后续涂布干燥成膜后，微小气泡会形成空腔，从而为溶剂分子与集流体的接触提供通道。因此，控制真空度为900～960kPa，例如920kPa、930kPa、950kPa；优选为900～940kPa，(计一个标准大气压为1MPa，1MPa＝
1000kPa)。
[0079] 具体的，上述步骤4中，考虑到真空脱泡处理的时间过长易造成溶液发生沸腾，溶剂挥发过快；真空脱泡处理的时间过短不易排出溶液中的微小气泡。因此，控制真空脱泡处理的时间为2～15min，例如5min、7min、10min、12min；优选为3～12min。
[0080] 具体的，上述步骤5中，集流体可以是Al箔、Cu箔、Zn箔、Mg箔、不锈钢箔、不锈钢网、Ni网、Ti箔、Ti网、碳纸、碳布和石墨纸等其中的一种或多种。
[0081] 具体的，上述步骤5中，集流体可以根据实际需求设计为各种形状和大小。
[0082] 具体的，上述步骤5中，集流体可通过裁切机将集流体极耳部分按实际需求预先裁切完成。
[0083] 具体的，上述步骤5中，通过将集流体进行前端放卷、裁切机裁切、后端收卷，完成极耳裁切工作。
[0084] 具体的，上述步骤5中，极耳的下端的两个表面均需要涂布，涂布有胶涂层的极耳侧面均需要进行胶层封边。
[0085] 具体的，上述步骤5中，可以采用喷枪对极耳侧面进行胶层封边。控制喷枪的溶液2 2 2 2
喷速为1～5μL/mm。例如2μL/mm、3μL/mm、4μL/mm。
[0086] 具体的，上述步骤5中，涂布可以先涂一面，再涂另外一面；具体包括如下步骤：
[0087] 步骤5、将集流体铺平，将溶液C均匀的涂布在集流体极耳的下端一侧表面；
[0088] 步骤6、将集流体预烘干；
[0089] 步骤7、将预烘干的集流体翻面，重复步骤5，并保证涂布的正反面位置上下重合；
[0090] 步骤8、重复步骤6的预烘干操作后，随即升高温度进行烘干；
[0091] 步骤9、对集流体极耳的侧面进行胶层封边，并进行烘干，其中涂层集流体极耳的侧面所封边的部分为涂布有涂层的极耳侧面，得到涂层集流体。
[0092] 具体的，上述步骤5中，可以将集流体铺在平整洁净的玻璃板上，将溶液C均匀的涂布在集流体极耳下端表面的30％～80％区域，例如40％、50％、60％、70％；优选为50％～70％。
[0093] 具体的，上述步骤6中，预烘干温度过高易导致溶液成膜过快，无法及时释放内部应力，造成集流体的极耳变形；预烘干温度过低会造成溶液干燥不完全，后续对背面进行涂布时，正面的溶液会黏附到玻璃板上，造成涂层破坏。预烘干时间过长会使得生产效率低下；预烘干时间过短不能很好的使溶液成膜。因此，控制预烘干温度为30～90℃，例如35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃；优选为35～70℃；预烘干时间为
0.5～5min，例如1min、2min、3min、4min；优选为0.5～3min。
[0094] 具体的，上述步骤8中，烘干温度过高易造成集流体发生氧化、溶剂挥发过快，涂层不均匀。烘干温度过低不能保证涂层完全干燥。烘干时间过长易造成涂层表面的涂层胶发生自凝固，致使内部溶剂难以蒸发，涂层不易干燥。烘干时间过短易导致溶液干燥不完全或涂层成膜不佳。因此，控制烘干温度高于预烘干温度，例如烘干温度为60～200℃，例如70℃、80℃、90℃、100℃、120℃、150℃、170℃、180℃、190℃；优选为60～150℃；烘干时间为2～10min，例如3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min；优选为3～8min。
[0095] 具体的，上述步骤9中，采用步骤5中的溶液C对集流体极耳侧面进行胶层封边。
[0096] 具体的，上述步骤9中，可以采用喷枪对集流体极耳侧面进行胶层封边。考虑到喷枪的喷速过高，溶液的冲击力过大，对集流体造成损伤；喷速过小易造成溶液呈抛物线下降，使得喷出的溶液不能准确喷涂到极耳位置。喷涂时间过长易造成侧面涂层过后，溶液受重力影响，成膜厚度不均；喷涂时间过短则不能保证侧面被涂层完全覆盖，有集流体裸漏的2 2 2 2
风险。因此，控制喷枪的溶液喷速为1～5μL/mm。例如2μL/mm、3μL/mm、4μL/mm。
[0097] 具体的，上述步骤5中，涂布可以通过涂布机进行双面同时涂布；具体包括如下步骤：
[0098] S501、将溶液C均匀的涂布在集流体极耳的下端两侧表面；
[0099] S502、将集流体进行烘干；
[0100] S503、对集流体极耳的侧面进行胶层封边，并进行烘干，其中涂层集流体极耳的侧面所封边的部分为涂布有涂层的极耳侧面，得到涂层集流体。
[0101] 具体的，上述S502中，烘干温度过高易造成集流体发生氧化、溶剂挥发过快，涂层不均匀。烘干温度过低不能保证涂层完全干燥。烘干时间过长易造成涂层表面的涂层胶发生自凝固，致使内部溶剂难以蒸发，涂层不易干燥。烘干时间过短易导致溶液干燥不完全或涂层成膜不佳。因此，控制烘干温度为60～200℃，例如70℃、80℃、90℃、100℃、120℃、150℃、170℃、180℃、190℃；优选为60～150℃。
[0102] 具体的，上述S503中，可以采用喷枪对集流体侧面进行胶层封边。考虑到喷枪的喷速过高，溶液的冲击力过大，对集流体造成损伤；喷速过小易造成溶液呈抛物线下降，使得喷出的溶液不能准确喷涂到极耳位置。喷涂时间过长易造成侧面涂层过后，溶液受重力影响，成膜厚度不均；喷涂时间过短则不能保证侧面被涂层完全覆盖，有集流体裸漏的风险。2 2 2 2
因此，控制喷枪的溶液喷速为1～5μL/mm。例如2μL/mm、3μL/mm、4μL/mm。
[0103] 本发明还提供了一种水系电池，水系电池包括上述涂层集流体。
[0104] 具体的，水系电池可以是水系锂离子电池、水系钠离子电池、水系锌离子电池、水系铝离子电池、锌镍二次电池、超级电容器、水系镍铋电池和水系锌空气电池等新型水系二次电池。
[0105] 本发明的胶涂层具有绝缘性和优异的耐腐蚀性，将胶涂层应用于集流体的极耳上，能够阻断电解液与涂层内部的集流体直接接触，避免电解液中导电粒子与集流体发生电子交换，从而抑制集流体的腐蚀。涂层集流体的极耳上设有胶涂层，而电子的传导发生在集流体内部，不会造成电池中集流体部分的欧姆电阻增加，对电池的循环性能无抑制作用。
[0106] 本发明的涂层集流体的制备方法中通过对胶液进行真空脱泡处理，防止在配制胶液过程中掺入空气，防止空气在对集流体的极耳进行涂布处理时，造成胶液后续干燥成膜不完整，集流体裸漏被爬盐腐蚀。
[0107] 本发明的涂层集流体的制备方法中，通过添加适量的分散剂，能够有效的均匀分散胶液，在制备涂层集流体时能够制备厚度一致且致密的涂层，并牢牢附着在集流体的极耳表面，有效增强集流体极耳处的抗拉强调，使其不易断裂；通过添加微量的抗收缩剂，能够在集流体预烘干和烘干过程中，有效防止胶液过度收缩，造成集流体形变损坏。
[0108] 本发明制备的涂层集流体是一种中间导电，外层绝缘的新型涂层集流体，相较于传统集流体，抗拉强度更高，且能够有效抑制电解液的爬盐现象，缓解集流体的腐蚀，延长水系电池的循环寿命；例如，本发明的涂层集流体的极耳的抗拉强度能达到6.5N以上，例如6.58～14N，是不含胶涂层的传统集流体的抗拉强度的1.3倍以上，例如1.3～2.5倍。本发明的涂层集流体适用于不同组分电解液的水系电池，适应性强。
[0109] 本发明的水系电池的循环寿命长，例如本发明的水系电池的循环寿命达到200圈以上，是传统的不含胶涂层集流体电池的2倍以上，例如2～6倍。水系电池的容量保持率在88％以上，例如88.84％～92％。
[0110] 以下结合具体的实施例，进一步解释说明本发明的技术方案。
[0111] 实施例一
[0112] 本实施例提供了一种胶涂层及其在涂层集流体中的应用，其中应用的过程中包括了胶涂层的制备过程。
[0113] 如图1所示，涂层集流体包括集流体基体以及集流体基体上设置的极耳，极耳的表面设有胶涂层，胶涂层的制备原料包括水、有机溶剂、涂层胶、分散剂和抗收缩剂。
[0114] 本实施例的涂层集流体的制备方法包括如下步骤：
[0115] 1、取2mL的去离子水和10mL的DMF置于容器cc中，加入磁子以180r/min的速度进行搅拌，得到溶液A；
[0116] 2、称取3g的ABS塑料胶加入到溶液A中，搅拌稀释直至混合均匀，得到溶液B；
[0117] 3、分别称取0.15g的三聚磷酸钠作为分散剂、0.006g的聚环氧丙烷作为抗收缩剂，并依次加入溶液B中，搅拌溶解后，得到溶液C；
[0118] 4、将溶液C放入真空罐中，以920kPa的真空度进行6min的真空脱泡处理；
[0119] 5、根据水系钠离子电池的需求，选择Al箔作为集流体，并裁剪合适的形状与大小；
[0120] 6、将Al箔集流体铺在平整洁净的玻璃板上，采用移液枪将100μL的溶液C均匀的涂布在集流体极耳下端一侧表面的70％区域；
[0121] 7、将Al箔集流体于50℃进行2min的预烘干；
[0122] 8、将预烘干的Al箔集流体翻面，重复步骤6，并保证涂胶的正反面位置上下重合；
[0123] 9、将Al箔集流体重复步骤7的预烘干操作后，随即升高温度至100℃并保温6min进行烘干；
[0124] 10、将多片Al箔集流体重叠在一起，通过喷枪将溶液C以3μL/mm2的速率喷涂，从而对涂层集流体的极耳的侧面进行胶层封边，于100℃保温6min进行烘干，其中涂层集流体的极耳的侧面所封边的部分为带有涂层的极耳侧面，最终得到涂层Al箔集流体。本实施例的胶涂层的厚度为20μm。
[0125] 本实施例还提供了一种水系电池，水系电池包括上述涂层Al箔集流体。根据所选制备的涂层Al箔集流体，进行水系钠离子电池的电极片制备、隔膜裁切、电解液配制等操作，其中锰酸锂作为正极，磷酸钛钠作为负极，无纺布作为隔膜，注入适量的2M CH3COOLi+1M CH3COONa溶液作为电解液，通过控制正负极的N/P比，进行水系钠离子电池的组装，并进行水系钠离子电池的电化学性能表征。
[0126] 对比例一：
[0127] 除Al箔集流体不做任何处理外，其余水系钠离子电池的组装及测试方法均与实施例一相同。
[0128] 实施例二
[0129] 本实施例提供了一种胶涂层及其在涂层集流体中的应用，其中应用的过程中包括了胶涂层的制备过程。
[0130] 涂层集流体包括集流体基体以及集流体基体上设置的极耳，极耳的表面设有胶涂层，胶涂层的制备原料包括水、有机溶剂、涂层胶、分散剂和抗收缩剂。
[0131] 本实施例的涂层集流体的制备方法包括如下步骤：
[0132] 1、取3mL的去离子水和12mL的DMF置于容器中，加入磁子以120r/min的速度进行搅拌，得到溶液A；
[0133] 2、称取2.5g的聚醋酸乙烯乳液加入到溶液A中，搅拌稀释直至混合均匀，得到溶液B；
[0134] 3、分别称取0.075g的十二烷基硫酸钠作为分散剂、0.0125g的单甘酯作为抗收缩剂，并依次加入溶液B中，搅拌溶解后，得到溶液C；
[0135] 4、将溶液C放入真空罐中，以910kPa的真空度进行10min的真空脱泡处理；
[0136] 5、根据水系锌离子电池的需求，选择Zn箔作为集流体，并裁剪合适的形状与大小；
[0137] 6、将Zn箔集流体铺在平整洁净的玻璃板上，采用移液枪将80μL的溶液C均匀的涂布在集流体极耳下端一侧表面的60％区域；
[0138] 7、将Zn箔集流体于60℃进行1min的预烘干；
[0139] 8、将预烘干的Zn箔集流体翻面，重复步骤6，并保证涂胶的正反面位置上下重合；
[0140] 9、将Zn箔集流体重复步骤7的预烘干操作后，随即升高温度至140℃并保温4min进行烘干。
[0141] 10、将多片Zn箔集流体重叠在一起，通过喷枪将溶液C以5μL/mm2的速率喷涂，从而对涂层集流体侧面进行胶层封边，于140℃保温4min进行烘干，其中涂层集流体侧面所封边的部分为带有涂层的极耳侧面，最终得到涂层Zn箔集流体。本实施例的胶涂层的厚度为40μm。
[0142] 本实施例还提供了一种水系电池，水系电池包括上述涂层Zn箔集流体。根据所选制备的涂层Zn箔集流体，进行水系锌离子电池的电极片制备、隔膜裁切、电解液配制等操作，其中MnO2作为正极，Zn粉作为负极，玻璃纤维作为隔膜，注入适量的1.5M ZnSO4溶液作为电解液，通过控制正负极的N/P比，进行水系锌离子电池的组装，并进行水系锌离子电池的电化学性能表征。
[0143] 对比例二：
[0144] 除Zn箔集流体不做任何处理外，其余水系锌离子电池的组装及测试方法均与实施例二相同。
[0145] 实施例三：
[0146] 本实施例提供了一种胶涂层及其在涂层集流体中的应用，其中应用的过程中包括了胶涂层的制备过程。
[0147] 涂层集流体包括集流体基体以及集流体基体上设置的极耳，极耳的表面设有胶涂层，胶涂层的制备原料包括水、有机溶剂、涂层胶、分散剂和抗收缩剂。
[0148] 本实施例的涂层集流体的制备方法包括如下步骤：
[0149] 1、量取1mL的去离子水、5mL的DMF和5mL的羟基吡啶置于容器中，加入磁子以240r/min的速度进行搅拌，得到溶液A；
[0150] 2、称取1.5g的聚氯乙烯加入到溶液A中，搅拌稀释直至混合均匀，得到溶液B；
[0151] 3、分别称取0.03g的水玻璃和0.06g的焦磷酸钠作为分散剂、0.0135g的无机媒介物乙二醇作为抗收缩剂，并依次加入溶液B中，搅拌溶解后，得到溶液C；
[0152] 4、将溶液C放入真空罐中，以930kPa的真空度进行12min的真空脱泡处理；
[0153] 5、根据水系铝离子电池的需求，选择Ni箔作为集流体，并裁剪合适的形状与大小；
[0154] 6、将溶液C均匀的涂布在集流体极耳下端两侧表面的50％区域；
[0155] 7、将Ni箔集流体于120℃保温8min进行烘干，得到涂层Ni箔集流体；
[0156] 8、将多片Ni箔集流体重叠在一起，通过喷枪将溶液C以2μL/mm2的速率喷涂，从而对涂层集流体侧面进行胶层封边，并于120℃保温8min进行烘干，其中涂层集流体侧面所封边的部分为带有涂层的极耳侧面，最终得到涂层Ni箔集流体。本实施例的胶涂层的厚度为50μm。
[0157] 本实施例还提供了一种水系电池，水系电池包括上述涂层Ni箔集流体。根据所选制备的涂层Ni箔集流体，进行水系铝离子电池的电极片制备、隔膜裁切、电解液配制等操作，其中LiV3O8作为正极，Al/CNTs作为负极，纤维素作为隔膜，注入适量的3M Al(OTF)3溶液作为电解液，通过控制正负极的N/P比，进行水系铝离子电池的组装，并进行水系钠离子电池的电化学性能表征。
[0158] 对比例三：
[0159] 除Ni箔集流体不做任何处理外，其余水系铝离子电池的组装及测试方法均与实施例三相同。
[0160] 实施例四：
[0161] 本实施例提供了一种胶涂层及其在涂层集流体中的应用，其中应用的过程中包括了胶涂层的制备过程。
[0162] 涂层集流体包括集流体基体以及集流体基体上设置的极耳，极耳的表面设有胶涂层，胶涂层的制备原料包括水、有机溶剂、涂层胶、分散剂和抗收缩剂。
[0163] 本实施例的涂层集流体的制备方法包括如下步骤：
[0164] 1、取2mL的去离子水、2mL的异丙醇和6mL的乙腈置于容器中，加入磁子以150r/min的速度进行搅拌，得到溶液A；
[0165] 2、称取2g的环氧树脂和3g的VAE乳液加入到溶液A中，搅拌稀释直至混合均匀，得到溶液B；
[0166] 3、分别称取0.2g的脂肪酸聚乙二醇酯作为分散剂、0.035g的甲甘酯作为抗收缩剂，并依次加入溶液B中，搅拌溶解后，得到溶液C；
[0167] 4、将溶液C放入真空罐中，以940kPa的真空度进行3min的真空脱泡处理；
[0168] 5、选择石墨纸作为集流体，并裁剪合适的形状与大小；
[0169] 6、将石墨纸集流体铺在平整洁净的玻璃板上，采用移液枪将50μL的溶液C均匀的涂布在集流体极耳下端一侧表面的65％区域；
[0170] 7、将石墨纸集流体于40℃进行1min的预烘干；
[0171] 8、将预烘干的石墨纸集流体翻面，重复步骤6，并保证涂胶的正反面位置上下重合；
[0172] 9、将石墨纸集流体重复步骤7的预烘干操作后，随即升高温度至80℃并保温5min进行烘干，得到涂层石墨纸集流体。
[0173] 10、将多片石墨纸集流体重叠在一起，通过喷枪将溶液C以1μL/mm2的速率喷涂，从而对涂层集流体侧面进行胶层封边，于80℃保温5min进行烘干，其中涂层集流体侧面所封边的部分为带有涂层的极耳侧面，最终得到涂层石墨纸集流体。本实施例的胶涂层的厚度为30μm。
[0174] 本实施例还提供了一种水系电池，水系电池包括上述涂层石墨纸集流体。根据所选制备的涂层石墨纸集流体，进行超级电容器的电极片制备、隔膜裁切、电解液配制等操作，其中NiCo LDH作为正极，AC作为负极，玻璃纤维作为隔膜，注入适量的6M KOH溶液作为电解液，通过控制正负极的N/P比，进行超级电容器的组装，并进行超级电容器的电化学性能表征。
[0175] 对比例四：
[0176] 除石墨纸集流体不做任何处理外，其余超级电容器的组装及测试方法均与实施例四相同。
[0177] 实施例和对比例的集流体极耳抗拉强度如下表1所示，可见，本发明的集流体极耳抗拉强度高，本发明的电池循环后集流体无明显爬盐，本发明的电池的循环寿命长。
[0178] 表1实施例和对比例的集流体极耳抗拉强度及电池性能
[0179]
[0180]
[0181] 图2是本发明的实施例一与对比例一的集流体对比图。其中，左侧是实施例一的涂层集流体，右侧是对比例一的集流体。
[0182] 图3是本发明的实施例一与对比例一的集流体极耳抗拉强度对比图，可见，实施例一的集流体极耳抗拉强度高于对比例一。
[0183] 图4是本发明的实施例一与对比例一电池循环后集流体爬盐情况对比图；其中，左侧是实施例一，右侧是对比例一；可见，实施例一无明显爬盐。
[0184] 图5是本发明的实施例一与对比例一所组装的水系钠离子电池循环性能图。
[0185] 图6是本发明的实施例二与对比例二集流体对比图，其中，左侧是实施例二的涂层集流体，右侧是对比例二的集流体。
[0186] 图7是本发明的实施例二与对比例二集流体极耳抗拉强度对比图，可见，实施例二的集流体极耳抗拉强度高于对比例二。
[0187] 图8是本发明的实施例二与对比例二电池循环后集流体爬盐情况对比图；其中，左侧是实施例二，右侧是对比例二；可见，实施例二无明显爬盐。
[0188] 图9是本发明的实施例二与对比例二所组装的水系锌离子电池循环性能图。
[0189] 发明人在研究过程中进行了大量的实验研究，现将一些性能不好的方案作为对比例列举如下。
[0190] 对比例五
[0191] 本对比例提供了一种涂层集流体，涂层集流体的制备方法与实施例1相同，不同之处在于，步骤2中，称取15g的聚醋酸乙烯乳液。
[0192] 对比例六
[0193] 本对比例提供了一种涂层集流体，涂层集流体的制备方法与实施例1相同，不同之处在于，步骤3中，称取0.9g的十二烷基硫酸钠作为分散剂。
[0194] 对比例七
[0195] 本对比例提供了一种涂层集流体，涂层集流体的制备方法与实施例1相同，不同之处在于，步骤3中，称取0.5g的单甘酯作为抗收缩剂。
[0196] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
