【技术实现步骤摘要】
本申请涉及锂离子电池，尤其是涉及复合集流体及其应用。
技术介绍
1、随着新能源的持续发展，对电芯的能量密度，安全性能要求越来越高，基于此，专利技术了具有“三明治”(金属层+高分子材料层+金属层)结构的复合集流体，受到各大厂商的喜爱，有广泛的应用场景。然而，常用的高分子基体材料如pp/pet为绝缘材料，因而中间高分子材料层的加入降低了集流体导电性，提高了电池的内阻，影响了电芯的放电功率；同时高分子基体材料的导热性差，电芯温升高，会影响后期放电性能，因而应用范围整体受限。
2、为了解决高分子基体导电性能差的问题，现在常使用的方法有两种，一是在基体中添加有机或无机导电剂/导热粒子，二是在高分子基体表面再渡上一层导电层。直接在基体中添加导电/导热粒子，工艺简单，制样容易，在真正生产中更容易实现。不过由于导电粒子大多比表面积大，容易团聚，在高分子基体中难以分散，要达到需求的电导率，往往需要增加大量导电剂，会增加材料成本；同时大量导电/导热剂的加入会降低材料韧性，提高加工难度。
技术实现思路
1、本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种复合集流体及其应用。
2、本申请的第一方面，提供一种复合集流体，该复合集流体包括依次设置的第一金属层、聚合物中间层和第二金属层，聚合物中间层的原料包括聚合物基体材料、导热剂、导电剂和阻燃剂，导电剂占聚合物中间层的质量百分比为0.1～3wt％。
3、根据本申请的第一方面的复合集流体，具有以下有益效果：
4、本方案中通过导热剂和阻燃剂的引入，使其与导电剂在聚合物基体材料中形成有效的导电-阻燃协效网络，相比于大量使用导电导热粒子，可以在大幅减少导电剂的使用情况下，尽可能提升其导电性能，并同时获得阻燃性能的有效改善。
5、在聚合物中间层中加入导热剂，不仅可以提高导电剂的分散能力，同时导热剂可以和导电剂搭接形成更多导热网络，提高复合材料的导热性能。最终本申请实施方式能够在降低导电剂用量的同时，大大提高复合集流体的阻燃性能和导热性能，在提高电芯的倍率性能同时提高安全性能。
6、在本申请的一些实施方式中，导电剂包括一维导电材料、二维导电材料中的至少一种。
7、在本申请的一些实施方式中，导电剂包括碳纳米管(cnt)、石墨烯(gn)、碳纤维(cf)中的至少一种。
8、在本申请的一些实施方式中，导电剂还包括导电炭黑、金属粒子中的至少一种。金属粒子例如可以是铝、铜、镍、钛、银中的至少一种元素形成的单质、合金、复合物、混合物的金属粒子。零维的导电剂材料需要与一维导电材料或二维导电材料混合使用才能够达到相应效果。
9、在本申请的一些实施方式中，导电剂的长度为l，导电剂的长度为导电剂中所含的一维导电材料的长度或二维材料的尺寸，当其中具有两种不同的长度或尺寸时，导电剂的长度l为其中较大的一种。
10、在本申请的一些实施方式中，导电剂的长度可以通过电子显微镜(例如扫描电子显微镜、透射电子显微镜)、傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱等方式测量得到。
11、在本申请的一些实施方式中，导热剂包括球形导热剂，球形导热剂的粒径为d2，d2为10nm～10μm，且d2≥1/3l。当满足上述要求时，导热剂与导电剂的长度相匹配，能够对导电剂起到良好的分散效果。
12、在本申请的一些实施方式中，导热剂包括球形氧化铝(al2o3)、球形氧化镁(mgo)、球形氧化锌(zno)、球形氮化铝(aln)、球形氮化硼(bn)、球形碳化硅(sin)、球形二氧化硅(sio2)中的至少一种。
13、在本申请的一些实施方式中，阻燃剂包括球形阻燃剂，球形阻燃剂的粒径为d1，d1为10nm～10μm，且d1≥1/3l。当满足上述要求时，阻燃剂与导电剂的长度相匹配，能够对导电剂起到良好的分散效果。
14、在本申请的一些实施方式中，球形导热剂和球形阻燃剂的粒径可以通过筛分法、沉降法、电阻法、光阻法、激光散射/衍射法、动态光散射法、电子显微镜法、超声法、比表面积法等其中任一种方法测量得到。
15、在本申请的一些实施方式中，阻燃剂包括有机阻燃剂和无机阻燃剂中的至少一种。
16、在本申请的一些实施方式中，有机阻燃剂包含卤系、磷系、氮系中的至少一种。
17、在本申请的一些实施方式中，无机阻燃剂包括氢氧化物、卤系、氮系中的至少一种。
18、在本申请的一些实施方式中，导热剂占所述聚合物中间层的质量百分比为0.1～3wt％，例如可以是0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.8wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％。
19、在本申请的一些实施方式中，第一金属层和第二金属层分别独立选自铝、铜、镍、钛、银、铜合金、铝合金中的至少一种。
20、在本申请的一些实施方式中，第一金属层和第二金属层的厚度分别独立为0.01μm～10μm，例如可以是0.01μm、0.02μm、0.05μm、0.1μm、0.2μm、0.5μm、1μm、2μm、5μm、10μm。
21、在本申请的一些实施方式中，聚合物基体材料包括聚酰胺(pa)、聚酰亚胺(pi)、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚苯乙烯(ps)、聚氯乙烯(pvc)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)中的至少一种。
22、在本申请的一些实施方式中，聚合物中间层的厚度为1μm-14μm，例如可以是1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm。
23、在本申请的一些实施方式中，阻燃剂和导热剂占所述聚合物中间层的质量百分比为5～40wt％。例如可以是5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％。
24、本申请的第二方面，提供一种复合集流体的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
25、取导电剂、导热剂、阻燃剂与聚合物基体材料，熔融共混后得到复合材料；
26、将复合材料制成聚合物中间层，在聚合物中间层的两侧表面分别形成第一金属层和第二金属层，得到复合集流体。
27、在本申请的一些实施方式中，熔融共混的温度为200～400℃，例如可以是200℃、220℃、240℃、260℃、280℃、300℃、320℃、340℃、360℃、380℃、400℃。
28、本申请的第三方面，提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括前述的复合集流体。
29、在本申请的一些实施方式中，锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜和电解质。正极片、负极片以及隔膜通过卷绕、叠片等方式得到电芯，并制成锂离子电池。
30、在本申请的一些实施方式中，正极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极集流体包括前述的任一种复合集流体。
31、在本申请的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.复合集流体，其特征在于，包括依次设置的第一金属层、聚合物中间层和第二金属层，所述聚合物中间层的原料包括聚合物基体材料、导电剂、导热剂和阻燃剂，所述导电剂占所述聚合物中间层的质量百分比为0.1～3wt％。
2.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述导电剂包括一维导电材料、二维导电材料中的至少一种，所述导电剂的长度为L；
3.根据权利要求2所述的复合集流体，其特征在于，所述导热剂包括球形导热剂，所述球形导热剂的粒径为D2，D2为10nm～10μm，且D2≥1/3L；
4.根据权利要求2所述的复合集流体，其特征在于，所述阻燃剂包括球形阻燃剂，所述球形阻燃剂的粒径为D1，D1为10nm～10μm，且D1≥1/3L；
5.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述导热剂占所述聚合物中间层的质量百分比为0.1～3wt％。
6.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述第一金属层和所述第二金属层分别独立选自铝、铜、镍、钛、银、铜合金、铝合金中的至少一种；和/或，所述第一金属层和所述第二金属层的厚度分别独立为0
7.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述聚合物基体材料包括聚酰胺、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种。
8.权利要求1至7任一项所述的复合集流体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的复合集流体。
10.用电设备，其特征在于，包括权利要求9所述的锂离子电池。
...【技术特征摘要】
1.复合集流体，其特征在于，包括依次设置的第一金属层、聚合物中间层和第二金属层，所述聚合物中间层的原料包括聚合物基体材料、导电剂、导热剂和阻燃剂，所述导电剂占所述聚合物中间层的质量百分比为0.1～3wt％。
2.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述导电剂包括一维导电材料、二维导电材料中的至少一种，所述导电剂的长度为l；
3.根据权利要求2所述的复合集流体，其特征在于，所述导热剂包括球形导热剂，所述球形导热剂的粒径为d2，d2为10nm～10μm，且d2≥1/3l；
4.根据权利要求2所述的复合集流体，其特征在于，所述阻燃剂包括球形阻燃剂，所述球形阻燃剂的粒径为d1，d1为10nm～10μm，且d1≥1/3l；
5.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，周崇旺，李恺，黎惠锋，郑明清，
申请(专利权)人：浙江锂欣能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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