【技术实现步骤摘要】
本技术涉及锂离子电池，并且具体地涉及一种使用聚合物材料形成支撑层以及使用各自具有特定颗粒粒径大小范围与相互间具有特定颗粒粒径比例的不同的保护材料与导电材料来形成保护导电复合层的聚合物基负极集流体。
技术介绍
1、近年来，为应对日益增长的能源应用需求所带来的化石能源消耗、环境污染等问题，各国积极发展新型能源技术。其中锂离子电池由于具有高能量密度、低环境风险、高输出功率、长循环寿命等优点，在化学储能、新能源汽车、电动工具、可移动电子装置与电子产品等领域已经被广泛应用。并且，随着这些行业的快速发展，随着锂离子电池的应用范围不断扩大，对于锂离子电池的重量能量密度和体积能量密度等的要求也越来越高。
2、现有锂离子电池技术，在正极与负极所使用的集流体，普遍采用具有较大厚度和较高密度的金属集流体，但是其二次电池的能量密度较低，并不能满足市场上越来越高的要求。因此，如何通过改善集流体来提高锂离子二次电池的能量密度，并同时保证集流体良好的导电和集流的性能，成为亟待解决的技术难题。
3、为了得到重量能量密度较高的二次电池，可以对二次电池的各部件进行减重。其中，对集流体的改进通常是选择重量较轻的集流体，例如采用镀有保护-导电层的塑料集流体等。然而，对于镀有金属层的塑料集流体来说，虽然重量得以减轻，但也带来电性能等方面的一些性能劣化，影响极片及电池的性能。并且，普遍使用的保护层/导电层/支撑层/导电层/保护层交错构成的集流体结构，不只累积的厚度会影响到体积能量密度，而且其内阻也降低了锂离子电池的电化学性能。
4、基于
技术实现思路
1、本技术提供一种聚合物基负极集流体，包括支撑层和位于支撑层表面上的保护导电复合层。在此，所述支撑层的材料为导电聚合物，所述保护材料的材料颗粒粒径小于所述导电材料的材料颗粒粒径，并且所述保护材料颗粒粒径和所述导电材料颗粒粒径之间的比例介于2.5到5之间，同时所述保护导电复合层靠近所述支撑层的一部份是所述导电材料多于所述保护材料，而所述导电保护层远离所述支撑层的另一部分是所述保护材料多于所述导电材料。
2、可选择地，或可以是所述保护材料颗粒粒径和所述导电材料颗粒粒径之间的比例介于3到5之间，又或可以是所述保护材料颗粒粒径和所述导电材料颗粒粒径之间的比例介于2.5到3.3之间。
3、可选择地，保护材料粒径介于10nm(奈米)到100nm间而且导电材料粒径介于50nm到300nm间。
4、可选择地，保护材料粒径介于30nm到80nm间而且导电材料粒径介于100nm到200nm间。
5、可选择地，保护材料可以为金属氧化物、金属材料与碳材料中的至少一种。
6、可选择地，导电材料的电阻率在25℃条件下不大于7.0×10-8ω·m(奥姆-每米)，而且保护导电复合层中导电材料的厚度介于1.3μm(微米)到3μm间。
7、可选择地，或可以金属氧化物为:氧化铝、氧化钴、氧化铬、氧化镍中的一种或几种，或可以金属材料为镍、铬、锡、镍基合金、铜基合金中的一种或几种，或可以碳材料为石墨、乙炔黑、炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳纤维中的一种或几种，又或可以导电材料为铜、镍、不锈钢、银、钛中的一种或几种。
8、可选择地，保护导电复合层厚度介于2μm到5μm间，导电材料厚度介于1.3μm到3μm间，而保护材料厚度介于0.7μm到2μm间。
9、可选择地，保护导电复合层厚度介于3μm到4μm间，导电材料厚度介于1.6μm到2μm间，而保护材料厚度介于1.4μm到2μm间。
10、可选择地，或可以支撑层可以具有1.4 10-9ω·m的电阻率，又或可以支撑层具有介于5gpa到25gpa间的杨氏模量。
11、可选择地，或可以支撑层具有介于4.5％到6.7％的断裂伸长率，又或可以支撑层的断裂伸长率不小于保护导电复合层的断裂伸长率。
12、可选择地，导电聚合物可以是导电高分子聚合物，也可以是聚合物与导电剂共混物制成的复合导电高分子材料。
13、可选择地，或可以导电高分子具有分子结构具共轭的长链结构的聚合物结构，又或可以导电高分子聚合物为聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚氮化硫、脂肪族共轭聚合物的一种或几种。
14、可选择地，复合导电高分子材料为各种导电性剂以不同的加工工艺与本征不导电的常规高分子材料进行共混所形成导电高分子材料，在此本征不导电的常规高分子材料为聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、偏氟乙烯、聚苯乙烯的一种或几种，在此导电剂为石墨、碳纳米管、碳纤维、高纯导电碳黑、石墨烯、活性炭、导电炭黑中的一种或几种。
15、可选择地，或可以支撑层厚度介于2μm到15μm间，或可以支撑层厚度介于3μm到12μm间，也或可以支撑层厚度介于5μm到8μm间。
16、本技术提供一种锂离子电池，包括正极和负极。在此，负极包括上述的聚合物基负极集流体。
17、本技术至少具有以下有益的效果。首先，集流体支撑层的材料系为导电聚合物，不只其成本较传统使用的金属支撑层来得便宜，而且其材料强度大可塑性强，可以显着提高集流体的拉伸强度及加工性能从而降低支撑层厚度，进而可以降低电池的整体质量以及裸电芯的体积，提高电池的比能量，并且其高电导率也提高了电池的电化学性能，另外导电聚合物具有丰富的不饱和官能团，可以与与保护导电复合层充分粘结，不但加强集流体的整体强度，也提高了电子通过性从而降低电池的内阻。另外，由于保护材料颗粒与导电材料颗粒的颗粒粒径大小不同，颗粒粒径较大的导电材料容易靠近支撑层而颗粒粒径较小的保护材料容易远离支撑层，不只可以降低集流体的整体厚度，而且可以避免导电材料与保护材料相互间结合力的干扰，进一步降低集流体的内阻从而提高电池的电化学性能。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种聚合物基负极集流体，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的聚合物基负极集流体，其特征在于，所述导电材料层的材料颗粒粒径相对于所述保护材料层的材料颗粒粒径的比例介于3到5之间。
3.根据权利要求1所述的聚合物基负极集流体，其特征在于，所述保护材料层的材料颗粒粒径介于30 nm到80 nm间，所述导电材料层的材料颗粒粒径介于100 nm到200 nm间。
4.根据权利要求1所述的聚合物基负极集流体，其特征在于，所述导电材料层的材料颗粒粒径相对于所述保护材料层的材料颗粒粒径的比例介于2.5到3.3之间。
5.根据权利要求1所述的聚合物基负极集流体，其特征在于，所述保护材料层为金属氧化物、金属材料与碳材料中的一种。
6.根据权利要求5所述的聚合物基负极集流体，其特征在于，包括至少下列之一:
7.根据权利要求1所述的聚合物基负极集流体，其特征在于，所述导电材料层的厚度介于1.3μm到3μm间。
8.根据权利要求1所述的聚合物基负极集流体，其特征在于，包括下列之一: 所述保护导电复合层的厚度介于
9.根据权利要求1所述的聚合物基负极集流体，其特征在于，所述导电聚合物为导电高分子聚合物。
10.根据权利要求9所述的聚合物基负极集流体，其特征在于，所述导电高分子聚合物为聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚氮化硫、脂肪族共轭聚合物中的一种。
11.根据权利要求1所述的聚合物基负极集流体，其特征在于，所述支撑层厚度介于2μm到15μm间。
12.根据权利要求1所述的聚合物基负极集流体，其特征在于，所述支撑层厚度介于3μm到12μm间。
13.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极和负极，其中负极具有含依权利要求1~12中任一所述的聚合物基负极集流体。
...【技术特征摘要】
1.一种聚合物基负极集流体，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的聚合物基负极集流体，其特征在于，所述导电材料层的材料颗粒粒径相对于所述保护材料层的材料颗粒粒径的比例介于3到5之间。
3.根据权利要求1所述的聚合物基负极集流体，其特征在于，所述保护材料层的材料颗粒粒径介于30 nm到80 nm间，所述导电材料层的材料颗粒粒径介于100 nm到200 nm间。
4.根据权利要求1所述的聚合物基负极集流体，其特征在于，所述导电材料层的材料颗粒粒径相对于所述保护材料层的材料颗粒粒径的比例介于2.5到3.3之间。
5.根据权利要求1所述的聚合物基负极集流体，其特征在于，所述保护材料层为金属氧化物、金属材料与碳材料中的一种。
6.根据权利要求5所述的聚合物基负极集流体，其特征在于，包括至少下列之一:
7.根据权利要求1所述的聚合物基负极集流体，其特征在于，所述导电材料层的厚度介于...
【专利技术属性】
技术研发人员：庄志，郭宏伟，鲍晋珍，虞少波，袁凯杰，谢鹏程，王汝友，王迎利，蔡宏信，程跃，
申请(专利权)人：上海恩捷新材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。