一种复合集流体、极片、电芯及二次电池制造技术

本申请提供一种复合集流体、极片、电芯及二次电池，属于二次电池技术领域。复合集流体包括高分子支撑层和导电功能层。高分子支撑层的厚度D1为2μm≤D1≤30μm，高分子支撑层的表面具有多个纳米凸起，纳米凸起凸出高分子支撑层表面的高度在10～500nm范围内。导电功能层的厚度D2为D2≥0.2μm。该复合集流体在制备的过程中容易放卷，且导电性较佳。

【技术实现步骤摘要】
一种复合集流体、极片、电芯及二次电池
本申请涉及二次电池
，具体而言，涉及一种复合集流体、极片、电芯及二次电池。
技术介绍
为了提高二次电池中电芯的能量密度，现有技术中，采用复合集流体进行正负极的集流。复合集流体包括支撑层和设置在支撑层的两个表面的金属层，该复合集流体可以大幅度降低电池集流体重量与厚度。由于复合集流体中，为了达到相应地导电功能层的厚度，则需要在支撑层的表面进行多次蒸镀的方式形成金属层，从而增加金属层的厚度。但是，在对支撑层进行多次蒸镀的时候，通常存在集流体半成品不能够放卷的问题。
技术实现思路
当复合集流体的制备通常需要经过多次收放卷以实现支撑层上导电功能层的多次增厚。在制备中专利技术人发现，当采用常规支撑层(表面无设计凸起)，在导电功能层较薄时(＜200nm的半成品)，放卷时很容易发生膜间黏连，导致放卷断带，生产优率和效率大大降低。专利技术人进一步研究发现，产生上述问题的原因可能是两方面，一方面是由于聚合物薄膜(复合集流体的高分子支撑层)具有分子链弛豫现象，收卷张力常常会随着静置发生变化，导致成卷的集流体半成品及成品常常遇到因为收卷力变化造成的层间粘连；另一方面是由于当刚沉积的金属膜层较薄时，膜层中的金属原子非常活泼，而收卷环境通常是真空，收卷后层间较紧，容易出现金属原子层间“迁移”并黏连，以至于在下一道工序出无法放卷，生产无法继续。本申请的目的在于提供一种复合集流体、极片、电芯及二次电池，该复合集流体在制备的过程中能够顺利放卷。第一方面，本申请提供一种复合集流体，包括高分子支撑层和导电功能层。高分子支撑层的厚度D1为2μm≤D1≤30μm，高分子支撑层的表面具有多个纳米凸起，纳米凸起凸出高分子支撑层表面的高度在10～500nm范围内。导电功能层的厚度D2为D2≥0.2μm。由于高分子支撑层的表面具有多个纳米凸起，所以，在具有纳米凸起的表面上形成导电功能层的过程中，由于纳米凸起的作用，复合集流体的半成品在收卷的膜层与膜层之间可以容纳少许空气，可以避免膜层与膜层之间完全直接接触，从而有利于顺利放卷。在一种可能的实施方式中，复合集流体为负极集流体，纳米凸起的凸出高分子支撑层表面的高度在300～500nm范围内。负极集流体通常采用铜层作为导电层，铜较为柔软，匹配铜导电层的高分子支撑层也较正极支撑层柔软，纳米凸起的高度较高，更加容易预防放卷粘膜断带。或，复合集流体为正极集流体，纳米凸起的凸出高分子支撑层表面的高度在10～100nm范围内。正极集流体通常采用铝层作为导电层，铝柔韧性较低，匹配铝导电层的高分子支撑层较负极支撑层刚性更高，因此，纳米凸起的高度较低，能够满足放卷粘膜断带问题。对凸出高度进一步限定调整，一方面，可以使收卷的膜层与膜层之间容纳的空气更加适量，进一步减少膜层粘连现象的产生，以便放卷更加顺利进行。另一方面，该凸出高度不会影响复合集流体的导电性，有利于电流的导流。在一种可能的实施方式中，纳米凸起的总面积占高分子支撑层的表面积的0.01％-10％。可选地，纳米凸起总面积占高分子支撑层的表面积的0.1％-1％。纳米凸起总面积过大，会影响功能层在支撑层表面的连续沉积，导致功能层、尤其是较薄的功能层电阻率增加，因此需要控制纳米凸起的总面积不能太大，这样既可以增加容纳空气的空间，以便顺利放卷，又可以不影响功能层功能实现。在一种可能的实施方式中，高分子支撑层的表面上每1mm2有1-1000个纳米凸起。可选地，高分子支撑层的表面上每1mm2有100-500个纳米凸起。由于前面限定了纳米凸起的总面积，此处限定纳米凸起的个数，也就间接限定了每个纳米凸起的表面积，即限定了纳米凸起的大小，避免纳米凸起过大，膜层与膜层之间产生粘连，从而更加利于放卷。在一种可能的实施方式中，高分子支撑层具有沿厚度方向的第一表面和第二表面，第一表面上具有多个凸出第一表面的多个第一纳米凸起，第二表面上具有多个凸出第二表面的多个第二纳米凸起，第一纳米凸起和第二纳米凸起的凸出高分子支撑层表面的高度在10～500nm范围内。导电功能层包括第一导电功能层和第二导电功能层，第一导电功能层设置于第一表面，第二导电功能层设置于第二表面。在高分子支撑层的两个表面均形成了纳米凸起，在对复合集流体半成品进行放卷的时候，对膜面的正反两面都具有容易空气的空隙，以便放卷顺利进行。第二方面，本申请提供一种极片，包括上述复合集流体。上述复合集流体在制备的时候，可以顺利进行集流体半成品的放卷，以便进行复合集流体的制备。第三方面，本申请提供一种电芯，包括上述极片。第四方面，本申请提供一种二次电池，包括上述电芯。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图也属于本申请的保护范围。图1为本申请实施例提供的复合集流体的结构示意图；图2为图1中Ⅱ处的放大图；图3为图1中Ⅲ处的放大图。图标：110-高分子支撑层；120-第一导电功能层；130-第二导电功能层；111-第一表面；112-第二表面；1111-第一纳米凸起；1121-第二纳米凸起。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。通常情况下，在制备复合集流体的时候，需要对高分子支撑层的两个表面进行多次增厚(例如：通过蒸镀的方式多次增厚)。例如：如果复合集流体为负极集流体，则需要先在高分子支撑层上多次蒸镀铜金属层，使集流体半成品具有一定的导电性，然后通过水电镀的方式进一步在集流体半成品的表面形成厚度较厚的铜金属层。如果复合集流体为正极集流体，则需要在高分子支撑层的表面上通过多次蒸镀的方式，形成厚度达到目标值的铝金属层。专利技术人研究发现，在高分子支撑层的表面上多次蒸镀形成铜金属层或多次蒸镀形成铝金属层，逐渐增加金属层的厚度的过程中，由于聚合物薄膜(复合集流体的高分子支撑层)具有分子链弛豫现象，收卷张力常常会随着静置发生变化，导致成卷的集流体半成品因为收卷力变化造成的层间粘连；或由于当刚沉积的金属膜层较薄时，膜层中的金属原子非常活泼，而收卷环境通常是真空，收卷后层间较紧，容易出现金属原子层间“迁移”并黏连，以至于在下一道工序出无法放卷，生产无法继续。所以，本申请提供一种复合集流体，以解决上述问题。图1为本申请实施例提供的复合集流体的结构示意图。请参阅图1，该复合集流体包括高分子支撑层110和导电功能层。其中，高分子支撑层110包括聚乙烯(PE，Polyethylene)薄膜、聚丙烯(PP，Polypropylene)薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，Polymethylmethacrylate)薄膜、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合集流体，其特征在于，包括：/n高分子支撑层，所述高分子支撑层的厚度D1为2μm≤D1≤30μm，所述高分子支撑层的表面具有多个纳米凸起，所述纳米凸起凸出所述高分子支撑层表面的高度在10～500nm范围内；/n导电功能层，所述导电功能层的厚度D2为D2≥0.2μm。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合集流体，其特征在于，包括：
高分子支撑层，所述高分子支撑层的厚度D1为2μm≤D1≤30μm，所述高分子支撑层的表面具有多个纳米凸起，所述纳米凸起凸出所述高分子支撑层表面的高度在10～500nm范围内；
导电功能层，所述导电功能层的厚度D2为D2≥0.2μm。


2.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述复合集流体为负极集流体，所述纳米凸起的凸出所述高分子支撑层表面的高度在300～500nm范围内；
或，所述复合集流体为正极集流体，所述纳米凸起的凸出所述高分子支撑层表面的高度在10～100nm范围内。


3.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述纳米凸起的总面积占所述高分子支撑层的表面积的0.01％-10％。


4.根据权利要求3所述的复合集流体，其特征在于，所述纳米凸起的总面积占所述高分子支撑层的表面积的0.1％-1％。


5.根据权利要求3所述的复合集流体，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵倩，庞文杰，
申请(专利权)人：厦门海辰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35