一种复合集流体、制备方法、电极极片、电池和电子设备技术

本发明专利技术涉及一种复合集流体、制备方法、电极极片、电池和电子设备，属于储能技术领域。本发明专利技术提供了一种复合集流体，复合集流体包括增强型复合薄膜和导电层，增强型复合薄膜的至少一个表面通过物理气相沉积法形成有导电层；增强型复合薄膜按照重量份数计，包括以下原料：0.1

【技术实现步骤摘要】
一种复合集流体、制备方法、电极极片、电池和电子设备


[0001]本专利技术涉及储能
，特别是涉及一种复合集流体、制备方法、电极极片、电池和电子设备。

技术介绍

[0002]电化学装置，例如锂离子电池，已经在消费电子、电动车等领域大规模应用，市场对电化学装置的能量密度、循环寿命、使用安全等性能提出了更高的要求。
[0003]集流体用于承载活性物质层，能够将活性物质层产生的电流汇集后向外输出，因此，集流体对于电化学装置的性能具有重要影响。复合集流体是一种新型的集流体材料，由高分子基材层两面镀金属制成，呈“三明治结构”，重量比纯金属集流体降低50％
‑
80％，同时，厚度也相对于纯金属集流体有大幅减少，从而能够将电化学装置内更多的空间让渡给活性物质，提高了电化学装置的能量密度。且复合集流体中的高分子基材层可以减小电化学装置温升，降低热失控的发生风险，提高了电化学装置的安全性。
[0004]然而，真空物理气相沉积法对设备的要求高，并且制备复合集流体的过程中伴随着高温，由于高分子基材层在高温下容易变形、起皱、窜泡、穿孔、变脆等，给复合集流体的加工带来了一系列问题，另外，高分子基材层的存在也使得复合集流体的焊接效率较低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种复合集流体、制备方法、电极极片、电池和电子设备，以解决利用物理气相沉积法形成复合集流体的导电层时，增强型复合薄膜受高温影响，不利于复合集流体加工的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0007]本专利技术的一个方面，提供了一种复合集流体，所述复合集流体包括增强型复合薄膜和导电层；所述增强型复合薄膜的至少一个表面通过物理气相沉积法形成有所述导电层；
[0008]所述增强型复合薄膜按照重量份数计，包括以下原料：0.1
‑
5份导热增强材料、0.01
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1份偶联剂和95
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100份有机支撑材料。
[0009]在一些实施方式中，所述导热增强材料选自但不限于碳纳米管、碳纤维、石墨和石墨烯中的一种或多种。
[0010]在一些实施方式中，所述偶联剂选自但不限于硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的一种或多种；
[0011]和/或，所述有机支撑材料选自但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚苯乙烯、它们的衍生物及它们的共聚物中的一种或多种。
[0012]在一些实施方式中，所述导热增强材料和所述有机支撑材料进行加工前，于60
‑
120℃真空干燥4
‑
8h。
[0013]在一些实施方式中，所述物理气相沉积法为磁控溅射法或真空蒸镀法。
[0014]本专利技术的另一个方面，提供了上述复合集流体的制备方法，包括以下步骤：
[0015]S1.制备所述增强型复合薄膜；
[0016]S2.在所述增强型复合薄膜的至少一个表面上通过物理气相沉积法形成导电层，得到所述复合集流体。
[0017]在一些实施方式中，所述增强型复合薄膜按照以下方法制备：将所述导热增强材料与所述偶联剂进行预先混合搅拌，再与所述有机支撑材料进行混合、熔融挤出拉伸成膜，得到所述增强型复合薄膜。
[0018]本专利技术的再一个方面，提供了一种电极极片，所述电极极片包括上述复合集流体或上述制备方法制得的复合集流体；及
[0019]活性物质层，所述活性物质层设置于所述复合集流体的导电层的表面上和/或孔隙内。
[0020]本专利技术的还一个方面，提供了一种电池，所述电池包括正极极片、负极极片、隔膜及电解液，所述正极极片和/或所述负极极片为上述电极极片。
[0021]本专利技术的又一个方面，提供了一种电子设备，包括上述电池。
[0022]与传统技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0023](1)上述增强型复合薄膜中加入的导热增强材料促使增其具有更好的耐温性和力学性能，利用物理气相沉积法在其表面真空镀金属导电层时不易发生变形，提升了加工性能，同时保证了电池的安全性。
[0024](2)上述导热增强材料的添加提高了复合集流体的导电性和导热性，进而提升了极耳的焊接效率。
具体实施方式
[0025]为了便于理解本专利技术，下面将结合具体的实施例对本专利技术进行更全面的描述。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0026]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0027]本专利技术的一个方面，提供了一种复合集流体，所述复合集流体包括增强型复合薄膜和导电层；所述增强型复合薄膜的至少一个表面通过物理气相沉积法形成有所述导电层；
[0028]所述增强型复合薄膜按照重量份数计，包括以下原料：0.1
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5份导热增强材料、0.01
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1份偶联剂和95
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100份有机支撑材料；
[0029]所述导热增强材料选自但不限于碳纳米管、碳纤维、石墨、石墨烯中的一种或多种。
[0030]锂离子电池的能量密度、安全性和稳定性一直饱受诟病，改进集流体、寻找高容量的锂离子电池正负极材料是目前提高锂离子电池的能量密度的重要研究方向。传统的集流体为纯金属材质，其重量在锂离子电池中占比可达15％甚至更高。复合集流体由高分子基
材层表面镀金属层制成，相对于传统的金属集流体，复合集流体的重量大幅降低，同时可以减小复合集流体的厚度，节省锂离子电池中的空间，将其让与活性物质，从而提高锂离子电池的能量密度。
[0031]铝箔和铜箔是常用的集流体，其中铝箔作为正极集流体，铜箔作为负极集流体。传统的复合集流体采用物理气相沉积法在高分子基材层表面形成导电层，其中，导电层采用铝、铜等金属材料。
[0032]虽然铝、铜、镍和铬的导电性较好，适合制备复合集流体，然而铝的沸点高达2327℃，铜的沸点高达2562℃，镍的沸点高达2730℃，铬的沸点高达2761℃。利用真空物理气相沉积法在高分子基材层表面镀导电层时，对设备和高分子基材层的耐温性的要求较高。由于在物理气相沉积过程中，铝、铜、镍和铬等金属的气态原子与高分子基材层接触，无法避免地会引起高分子基材层的温度升高，导致高分子基材层产生起皱、窜泡、穿孔、变脆等问题，不利于复合集流体的加工。
[0033]本专利技术以导热增强材料、偶联剂和有机支撑材料为原料制备增强型复合薄膜，选用的导热增强材料为碳纳米管、碳纤维、石墨和石墨烯中的一种或多种，碳纳米管、碳纤维、石墨和石墨烯具有优异的导热、导电和力学性能，将其与有机支撑材料共同制备增本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合集流体，其特征在于，所述复合集流体包括增强型复合薄膜和导电层，所述增强型复合薄膜的至少一个表面通过物理气相沉积法形成有所述导电层；所述增强型复合薄膜按照重量份数计，包括以下原料：0.1
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5份导热增强材料、0.01
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1份偶联剂和95
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100份有机支撑材料。2.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述导热增强材料包括碳纳米管、碳纤维、石墨和石墨烯中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的复合集流体，其特征在于，所述偶联剂包括硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的一种或多种；和/或，所述有机支撑材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚苯乙烯、它们的衍生物及它们的共聚物中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述导热增强材料和所述有机支撑材料进行加工前，于60
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120℃真空干燥4
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8h。5.根据权利要求1～...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐皞，杨开福，刘科，
申请(专利权)人：扬州纳力新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：