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锂离子电池作为一种高能量密度的二次储能电池,其研究和应用一直受到学术界的关注。锂离子电池主要由负极片、正极片、电解液、隔膜、电池外壳组成,电池的容量主要由正负极片中的活性物质提供,而锂离子电池电极片主要由活性物质层和集流体构成,活性物质层包括活性物质、粘结剂、导电剂等材料。随着更高容量、更好循环性能、更快速的充放电性能锂离子电池需求的持续增加,为了顺应这样的趋势,电极材料的改性成为锂离子电池的一大研究热点。但是,锂离子电池是一个多部分综合作用的电池系统,其性能还受到电极结构、电解液、隔膜、集流体等其他因素的影响,其中集流体由于和活性物质层直接接触,其表面的结构对电极的性能有很大的影响。介于此,本文基于多壁碳纳米管(MWCNTs)和镀铜碳纤维,设计和制备了两种具有特殊表面结构的新型集流体,并应用到锂离子电池电极的制备当中,研究了其对锂离子电池电极性能的影响,具体的研究工作如下:(1)使用MWCNTs制备微裂纹导电涂层集流体,研究浆料涂布的厚度对干燥后形成的微裂纹微纳多孔结构的影响,并制备表面平滑多壁碳纳米管导电涂层集流体作为对比实验,研究导电涂层的结构对电极活性物质结合力的影响,最终得到最佳的涂层厚度;(2)使用上述制备的微裂纹多壁碳纳米管导电涂层集流体电极和表面平滑多壁碳纳米管导电涂层集流体电极装配锂离子半电池,通过进行梯度倍率循环充/放电测试和交流阻抗测试,研究其对锂离子电池负极和正极电化学性能的影响,得到不同的涂层厚度形成的导电涂层结构对电极性能的影响规律;(3)研究短切碳纤维搅拌电镀工艺,通过控制短切碳纤维浓度、电镀时间和电镀电流制备出镀铜效果较好的镀铜碳纤维,然后通过高温烧结工艺把镀铜碳纤维烧结到9μm厚的铜箔表面,最终制备出镀铜碳纤维集流体;(4)通过控制镀铜碳纤维的质量制备出四种不同孔隙结构的镀铜碳纤维集流体,并应用到锂离子电池负极的制备当中,装配锂离子半电池,进行一系列的倍率循环充放电测试和交流阻抗测试,研究其对锂离子电池负极电化学性能的影响,得出不同镀铜碳纤维三维多孔结构对电极性能的影响规律;(5)改变MWCNTs涂层在镀铜碳纤维集流体电极的位置制备三种不同的电极,分析其倍率循环充放电测试和交流阻抗测试结果,研究MWCNTs涂层在电极中不同位置对镀铜碳纤维集流体电极性能的影响。