一种阵列基膜、电池集流体、电池极片、电池及其制备方法技术

本申请提供一种阵列基膜、电池集流体、电池极片、电池及其制备方法，属于柔性电子元器件领域。阵列基膜包括呈阵列分布的多个第一区域以及与第一区域交替分布的第二区域，第一区域包括有机聚合物层，第二区域包括有机聚合物层以及位于有机聚合物层表面和内部的导电金属，通过该阵列基膜，能够在一定程度上解决柔性导电薄膜与极耳焊接困难以及焊接不良等问题，从而有效降低极耳与极片间的电阻。从而有效降低极耳与极片间的电阻。从而有效降低极耳与极片间的电阻。

【技术实现步骤摘要】
一种阵列基膜、电池集流体、电池极片、电池及其制备方法


[0001]本申请涉及柔性电子元器件领域，具体而言，涉及一种阵列基膜、电池集流体、电池极片、电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]现有技术中，常将金属箔作为电池集流体，但是，这些金属箔不具有储能活性却占据了电池15～30％的质量，导致电池的能量密度受到影响，再加上电池集流体需要具备一定的机械强度，导致无法通过降低金属箔的厚度来有效降低金属箔在电池中的质量占比。
[0003]基于此，技术人员研发了一种柔性导电薄膜，用来代替传统的金属箔电池集流体，柔性导电薄膜虽然能够有效降低电池集流体在电池中的质量占比，起到提升电池的能量密度的作用，但是，现有的柔性导电薄膜与极耳在焊接的过程中，存在焊接困难以及焊接不良等问题，导致极耳与极片间的电阻过高。

技术实现思路

[0004]申请人研究发现，现有的柔性导电薄膜，直接在有机聚合物层的两侧设置导电层，通过导电层与极耳焊接，该设置形式由于导电层较薄且有机聚合物层熔点较低，焊接时存在焊接困难以及焊接不良等问题。
[0005]本申请的目的在于提供一种阵列基膜、电池集流体、电池极片、电池及其制备方法，能够在一定程度上解决柔性导电薄膜与极耳焊接困难以及焊接不良等问题，从而有效降低极耳与极片间的电阻。
[0006]本申请的实施例是这样实现的：
[0007]第一方面，本申请实施例提供一种阵列基膜，包括呈阵列分布的多个第一区域以及与第一区域交替分布的第二区域，第一区域包括有机聚合物层，第二区域包括有机聚合物层以及位于有机聚合物层表面和内部的导电金属。
[0008]上述技术方案中，将第二区域设置为有机聚合物层结合导电金属的形式，使得第二区域具有贯穿导电的功能，从而能够直接通过第二区域自身的导电金属与极耳进行焊接，以实现电路的连通，相较于现有的柔性导电薄膜，本申请提供的阵列基膜在焊接时具有焊接工艺简单且焊接较为牢固的优势，从而能够有效降低极耳与极片间的电阻。
[0009]在一些可选的实施方案中，阵列分布的形式为线性阵列；或者阵列分布的形式为矩形阵列。
[0010]上述技术方案中，阵列分布按照上述形式进行设置，能够使得阵列基膜的整体结构较为规整，同时，还便于进行工艺制备。
[0011]在一些可选的实施方案中，阵列基膜的厚度为500～20000nm。
[0012]上述技术方案中，将阵列基膜的厚度限定在上述范围，是由于：若厚度太小(焊接对厚度具有一定的要求)，不便于第二区域与极耳进行焊接，若厚度太大，则阵列基膜在电池中的质量占比过大(质量占比相当于就是传统的金属箔)，则无法起到有效提升电池的能
量密度的作用。
[0013]在一些可选的实施方案中，导电金属包括Ni、Zn、Cu、Co、Mn、Ti、Ga、Ge、Sn、Sb、Zr、Mo、Al、Cr、Ag以及对应元素的合金中的一种或多种。
[0014]上述技术方案中，导电金属的种类丰富，能够根据不同的电池体系选择适宜种类的导电金属，从而能够较好的保证电池的电学性能。
[0015]第二方面，本申请实施例提供一种电池集流体，包括金属导电层以及如第一方面实施例提供的阵列基膜。在阵列基膜的厚度方向上，金属导电层位于阵列基膜的一侧或两侧；
[0016]或者，包括金属粘结层以及如第一方面实施例提供的阵列基膜。在阵列基膜的厚度方向上，金属粘结层位于第一区域的一侧或两侧。
[0017]上述技术方案中，电池集流体包括第一方面实施例提供的阵列基膜，能够通过阵列基膜的第二区域直接实现与极耳的焊接，相较于常规的金属箔集流体，能够有效降低电池集流体在电池中的质量占比，起到提升电池的能量密度的作用；同时，电池集流体中导电金属的结构种类较多，能够提供更多的可实施方式，从而便于进行推广和应用。
[0018]在一些可选的实施方案中，金属导电层的厚度为200～5000nm。
[0019]上述技术方案中，将金属导电层的厚度限定在上述范围，能够使得金属导电层具有适宜的厚度，从而保证其具有较好的导电性。
[0020]在一些可选的实施方案中，金属导电层同第一区域和第二区域均对应设置。
[0021]上述技术方案中，将金属导电层按照上述形式进行设置，相较于仅将金属导电层与第一区域对应设置，能够适当增加第二区域的导电金属的厚度，从而便于与极耳进行焊接。
[0022]第三方面，本申请实施例提供一种电池集流体，包括非金属导电层以及如第一方面实施例提供的阵列基膜。在阵列基膜的厚度方向上，非金属导电层位于第一区域的一侧或两侧。
[0023]第四方面，本申请实施例提供一种电池极片，包括如第二方面或第三方面实施例提供的电池集流体以及位于电池集流体表面的活性涂层。
[0024]第五方面，本申请实施例提供一种电池，包括如第四方面实施例提供的电池极片。
[0025]第六方面，本申请实施例提供一种阵列基膜的制备方法，包括以下步骤：
[0026]形成呈阵列分布的多个第一区域以及与第一区域交替分布的第二区域，第一区域包括有机聚合物层，第二区域包括有机聚合物层以及位于有机聚合物层表面和内部的导电金属。
[0027]上述技术方案中，按照上述工艺进行制备，能够制备得到一种与极耳进行焊接时，具有焊接工艺简单且焊接较为牢固等优异性能的阵列基膜。
[0028]在一些可选的实施方案中，阵列基膜的制备包括以下步骤：
[0029]将制备阵列基膜的聚合物原料和溶剂混合，得到第一前驱液；
[0030]向部分第一前驱液中加入无机颗粒并混合，得到第二前驱液；
[0031]交替使用第一前驱液和第二前驱液制备得到聚合物层；其中，第一前驱液对应第一区域，第二前驱液对应第二区域；
[0032]将聚合物层浸入造孔液，以溶解第二区域内的无机颗粒并形成孔洞；
[0033]将制备导电金属的原料施加到孔洞内，通过化学镀沉积技术形成导电金属。
[0034]在一些可选的实施方案中，第二区域的方阻为50
‑
10000mΩ/
□
。
[0035]上述技术方案中，将该制备工艺下对应的第二区域的方阻限定在上述范围，能够使得极片与极耳焊接后，二者之间具有适宜大小的电阻值。
[0036]在一些可选的实施方案中，无机颗粒的粒径为100～2000nm。
[0037]上述技术方案中，将无机颗粒的粒径限定在上述范围，是由于：一方面若粒径太小，形成的孔洞也较小，不便于导电金属进入孔洞内进行填充，另一方面若孔洞过大，形成的孔洞也过大，导电金属填充时容易出现缝隙，导致导电性能下降，同时，孔洞过大还容易导致膜材在拉伸的过程中发生断裂。
[0038]在一些可选的实施方案中，无机颗粒包括无机盐颗粒、过渡金属氧化物颗粒、过渡金属硫化物颗粒、金属单质及其合金中的一种或多种。
[0039]上述技术方案中，无机颗粒的种类丰富，使得造孔阶段具有较多的可实施方案，从而便本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阵列基膜，其特征在于，包括呈阵列分布的多个第一区域以及与所述第一区域交替分布的第二区域，所述第一区域包括有机聚合物层，所述第二区域包括有机聚合物层以及位于所述有机聚合物层表面和内部的导电金属。2.根据权利要求1所述的阵列基膜，其特征在于，所述阵列分布的形式为线性阵列；或者所述阵列分布的形式为矩形阵列。3.根据权利要求1或2所述的阵列基膜，其特征在于，所述阵列基膜的厚度为500～20000nm。4.根据权利要求1或2所述的阵列基膜，其特征在于，所述导电金属包括Ni、Zn、Cu、Co、Mn、Ti、Ga、Ge、Sn、Sb、Zr、Mo、Al、Cr、Ag以及对应元素的合金中的一种或多种。5.一种电池集流体，其特征在于，包括：金属导电层；以及如权利要求1～4中任一项所述的阵列基膜，在所述阵列基膜的厚度方向上，所述金属导电层位于所述阵列基膜的一侧或两侧；或者，金属粘结层；以及如权利要求1～4中任一项所述的阵列基膜，在所述阵列基膜的厚度方向上，所述金属粘结层位于所述第一区域的一侧或两侧。6.根据权利要求5所述的电池集流体，其特征在于，所述金属导电层的厚度为200～5000nm。7.根据权利要求5或6所述的电池集流体，其特征在于，所述金属导电层同所述第一区域和所述第二区域均对应设置。8.一种电池集流体，其特征在于，包括：非金属导电层；以及如权利要求1～4中任一项所述的阵列基膜，在所述阵列基膜的厚度方向上，所述非金属导电层位于所述第一区域的一侧或两侧。9.一种电池极片，其特征在于，包括：如权利要求5～8中任一项所述的电池集流体以及位于所述电池集流体表面的活性涂层。10.一种电池，其特征在于，包括如权利要求9所述的电池极片。11.一种阵列基膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：形成呈阵列分布的多个第一区域以及与所述第一区域交替分布的第二区域，所述第一区域包括有机聚合物层，所述第二区域包括有机聚合物层以及位于所述有机聚合物层表面和内部的导电金属。12.根据权利要求11所述的阵列基膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将制备所述阵列基膜的聚合物原料和溶剂混合，得到第一前驱液；向部分所述第一前驱液中加入无机颗粒并混合，得到第二前驱液；交替使用所述第一前驱液和...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄志，郭桂略，蔡裕宏，刘洋，虞少波，程跃，
申请(专利权)人：上海恩捷新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：