一种复合集流体及其制备方法、电极片及电池技术

本发明专利技术涉及一种复合集流体及其制备方法、电极片及电池，所述复合集流体包括绝缘基材、设置于绝缘基材厚度方向的两侧的表面上的第一金属层和设置在第一金属层远离所述绝缘基材的一侧的表面上的第二金属层；所述第一金属层远离所述绝缘基材的一侧的表面上附着有多个间隔设置的胶粒。本发明专利技术通过设置两层金属层，在第一金属层的表面附着分散的胶粒，胶粒呈均匀分布，将第二金属层设置于第一金属层上，并且第二金属层包裹住分散分布的胶粒。通过设置胶粒与其特定的结构得到的复合集流体，克服了极片剥离强度低和长循环电池容量跳水的问题，明显提升了长循环电池极片稳定性。明显提升了长循环电池极片稳定性。明显提升了长循环电池极片稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种复合集流体及其制备方法、电极片及电池


[0001]本专利技术属于电池集流体制造
，涉及一种复合集流体及其制备方法、电极片及电池。

技术介绍

[0002]当前电池集流体使用最广泛的仍是铝箔或电解铜箔，铝箔或铜箔的轻薄化是行业技术升级的主要方向。
[0003]以铜箔为例，复合铜箔是传统电池负极集流体的良好替代材料。复合铜箔中金属用量的节省部分用聚合物薄膜材料进行替代，总体质量更轻，对电池能量密度提升，安全性提升，成本降低具有重要的意义。同理，复合铝箔也是传统电池正极集流体的良好替代材料。复合铝箔中金属用量的节省部分用聚合物薄膜材料进行替代，总体质量更轻，安全性提升。
[0004]当前的复合铜箔或复合铝箔通常为聚合物薄膜上两面镀覆铜金属层或镀覆铝金属层。如CN 115094384A公开了一种铜复合集流体及其制备方法和应用。铜复合集流体的制备方法包括以下步骤：提供聚合物薄膜；采用真空蒸镀技术，将聚合物薄膜穿过镀铜辊，镀铜辊的温度沿镀铜辊的轴向分为第一温区和第二温区，第一温区的温度为40℃～50℃，第二温区的温度为10℃～20℃；以及在真空条件下蒸发金属铜，以在聚合物薄膜的两面镀覆铜金属层。上述铜复合集流体的制备方法制得的铜复合集流体具有高的比表面积，且能够降低电池的界面电阻。
[0005]然而，复合铜箔或复合铝箔的表面粗糙度低，极片剥离强度很难做到很高，电池充放电过程中不断膨胀收缩易造成活性材料从集流体上脱落，进而造成电池容量快速衰减。
[0006]如何克服采用复合集流体的极片剥离强度低，并解决长循环电池容量跳水的问题，是二次电池的集流体领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种复合集流体及其制备方法、电极片及电池，通过设置两层金属层，在第一金属层的表面附着分散的胶粒，胶粒呈均匀分布，将第二金属层设置于第一金属层上，并且第二金属层包裹住分散分布的胶粒。通过设置胶粒与其特定的结构得到的复合集流体，克服了极片剥离强度低和长循环电池容量跳水的问题，明显提升了长循环电池极片稳定性。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种复合集流体，所述复合集流体包括绝缘基材、设置于绝缘基材厚度方向的两侧的表面上的第一金属层，和设置在第一金属层远离所述绝缘基材的一侧的表面上的第二金属层；
[0010]所述第一金属层远离所述绝缘基材的一侧表面上附着有多个间隔设置的胶粒。
[0011]需要说明的是，本专利技术中的“多个”指的是“两个及两个以上”。本专利技术中的胶粒指
的是胶体颗粒，所述胶体颗粒是由高分子材料形成的具体颗粒状形状的胶体，示例性的，如高分子材料形成长方体状的胶体块等。
[0012]本专利技术通过设置两层金属层，在第一金属层的表面附着分散的胶粒，胶粒呈均匀分布，将第二金属层设置于第一金属层上，并且第二金属层包裹住分散分布的胶粒。通过设置胶粒与其特定的结构得到的复合集流体，胶粒有助于增加集流体与活性材料的粘结力，克服了极片剥离强度低和长循环电池容量跳水的问题，明显提升了长循环电池极片稳定性。
[0013]优选地，所述绝缘基材的厚度为1~20μm，例如可以是1μm、5μm、10μm、15μm或20μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0014]优选地，沿绝缘基材的厚度方向，位于所述绝缘基材一侧的所述第一金属层的厚度为0.1~500nm，例如可以是0.1nm、1nm、100nm、200nm或500nm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0015]优选地，沿绝缘基材的厚度方向，位于所述绝缘基材一侧的所述第二金属层的厚度为0.05~3μm，例如可以是0.05μm、0.1μm、0.5μm、0.8μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm或3μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0016]优选地，沿绝缘基材的厚度方向，位于所述绝缘基材同一侧的所述第一金属层和第二金属层的厚度比为1:(6~30000)，例如可以是1:6、1:300、1:3000、1:10000或1:30000，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0017]本专利技术所述复合集流体中绝缘基材不导电，两层金属层导电，而绝缘基材的厚度大于绝缘基材厚度方向两侧的第一金属层和第二金属层的总厚度，这使得产生的毛刺较小，从而使得由该复合集流体制得的电池的电阻增大的风险降低。
[0018]优选地，所述第一金属层和第二金属层的金属材料独立地包括金、银、铜、锌、铬、铝、镍、钨中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括金和银的组合，银和铜的组合，铜和锌的组合，锌和铬的组合，铬和铝的组合，铝和镍的组合，金、银和铜的组合，银、铜和锌的组合，铜、锌和铬的组合，锌、铬和铝的组合，铬、铝和镍的组合。
[0019]优选地，所述第一金属层和第二金属层中金属的纯度独立地≥99.8%，例如可以是99.8%、99.85%、99.9%、99.95%或100%，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0020]优选地，所述绝缘基材包括绝缘聚合物。
[0021]本专利技术中采用不导电的绝缘聚合物作为绝缘基材替换了部分金属层材料，使得复合集流体相对于传统铜箔等金属箔材的质量更小，从而有效的提升了电池的能量密度。
[0022]优选地，所述绝缘聚合物包括纤维素、纤维素衍生物、淀粉、淀粉衍生物、蛋白质、蛋白质衍生物、聚乙烯醇、聚乙烯醇的交联聚合物、聚乙二醇、聚乙二醇交联聚合物、聚酰胺、聚对苯二甲酸酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、芳纶、聚二甲酰苯二胺、丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚丙烯、聚丙乙烯、聚甲醛、环氧树脂、酚醛树脂、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、硅橡胶、聚碳酸酯中任意一种或至少两种的组合，优选为聚二甲酰苯二胺和/或聚丙烯。
[0023]优选地，所述胶粒的材质包括丁苯橡胶、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚烯烃、聚丙烯酸、丙烯腈、氟化橡胶、聚氨酯中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合
包括丁苯橡胶和聚四氟乙烯的组合，聚四氟乙烯和聚偏二氟乙烯的组合，聚偏二氟乙烯和聚烯烃的组合，聚烯烃和氟化橡胶的组合，氟化橡胶和聚氨酯的组合，丁苯橡胶、聚四氟乙烯和聚偏二氟乙烯的组合，聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯和聚烯烃的组合，聚偏二氟乙烯、聚烯烃和氟化橡胶的组合，聚烯烃、氟化橡胶和聚氨酯的组合，优选为丁苯橡胶与聚丙烯酸的组合。
[0024]优选地，每个所述胶粒在复合集流体长度方向的尺寸为38~150μm，例如可以是38μm、40μm、50μm、60μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、或150μm，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绝缘基材、设置于绝缘基材厚度方向的两侧的表面上的第一金属层，和设置在第一金属层远离所述绝缘基材的一侧的表面上的第二金属层；所述第一金属层远离所述绝缘基材的一侧表面上附着有多个间隔设置的胶粒。2.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述绝缘基材的厚度为1~20μm；沿绝缘基材的厚度方向，位于所述绝缘基材一侧的所述第一金属层的厚度为0.1~500nm；沿绝缘基材的厚度方向，位于所述绝缘基材一侧的所述第二金属层的厚度为0.05~3μm。3.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述第一金属层和第二金属层的金属材料独立地包括金、银、铜、锌、铬、铝、镍、钨中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述胶粒的材质包括丁苯橡胶、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚烯烃、聚丙烯酸、丙烯腈、氟化橡胶、聚氨酯中的任意一种或至少两种的组合；所述第一金属层上附着胶粒的密度为100~400个/平方英寸。5.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述胶粒附着于第一金属层的表面上，每个所述胶粒的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：李婷婷，邵学祥，刘婵，侯敏，曹辉，
申请(专利权)人：上海瑞浦青创新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：