复合集流体及其制备方法与锂电池 |
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| 申请号 | CN202211139372.3 | 申请日 | 2022-09-19 | 公开(公告)号 | CN117766772A | 公开(公告)日 | 2024-03-26 |
| 申请人 | 安迈特科技(北京)有限公司; | 发明人 | 李永伟; 李其其格; 孙欣森; 姜宏峰; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及 薄膜 镀 金属技术领域，公开了一种具有多层结构的复合集 流体 及其制备方法。所述复合集流体包括基材层以及依次包覆在所述基材层的至少一个表面上的多个镀金属层，且所述镀金属层中的金属含量从包覆所述基材层的第一层镀金属层至最外层的第N层镀金属层呈不同致 密度 分布。该结构复合集流体与相同厚度常规复合集流体对比导电率高，结合 力 提高；另外，该结构复合集流体加工工艺能够提高产品生产效率，提高 电池 电化学性能和安全性能。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种复合集流体，其特征在于，所述复合集流体包括基材层以及依次包覆在所述基 |
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| 说明书全文 | 复合集流体及其制备方法与锂电池技术领域背景技术[0003] 目前，有一种新型的金属化膜，它是一种多层结构，中间层为高分子层，上下各有一层金属层。高分子层与金属层复合成金属化膜，该金属化膜虽然能够提高锂离子电池的能量密度，能显著改善涂布、辊压等工序中的断带问题，同时提高电池的安全性。但是，这种金属化膜存在生产效率低、成本高的问题，在使用过程中，还存在一些其他问题，例如：由于这种集流体的电阻相对普通的纯金属箔材要大许多，所以需要降低该复合集流体的电阻后才能正常使用。 [0004] 因此，研究和开发一种导电率高的复合集流体具有重要意义。 发明内容[0005] 本发明的目的是为了克服现有技术存在的复合集流体电阻高的问题，提供一种复合集流体及其制备方法与锂电池，该结构复合集流体与相同厚度的常规复合集流体对比，其导电率高，有效降低电池内阻，提高电池电化学性能和安全性能。 [0006] 为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种复合集流体，其中，所述复合集流体包括基材层以及依次包覆在所述基材层的至少一个表面上的多个镀金属层，且所述镀金属层中的金属含量从包覆所述基材层的第一层镀金属层至最外层的第N层镀金属层呈不同致密度分布。 [0007] 本发明第二方面提供了一种前述所述的复合集流体的制备方法，其中，所述制备方法包括：在基材层的至少一个表面上沉积形成镀金属层，多次沉积后制得复合集流体。 [0008] 本发明第三方面提供了一种锂电池，所述锂电池包括正极片和负极片，所述正极片和所述负极片各自包括集流体，其中，所述集流体为本发明第一方面所述的复合集流体。 [0009] 通过上述技术方案，采用本发明的复合集流体，由于该复合集流体包含多层结构的金属层，第一层金属层能够有效改善加工性能，第一层金属层表面再形成致密金属层，以上多层结构能够改善复合集流体的导电性能，改善复合集流体结合力低问题，进一步提高锂电池的电化学性能和安全性能。 [0011] 图1是本发明的一种复合集流体的结构示意图； [0012] 图2是本发明的一种制备复合集流体的设备的示意图； [0013] 图3是本发明的另一种制备复合集流体的设备的示意图。 [0014] 附图标记说明 具体实施方式[0016] 在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。 [0017] 本发明第一方面提供了一种复合集流体，如图1所示，所述复合集流体包括基材层1以及依次包覆在所述基材层1的至少一个表面上的多个镀金属层3，且所述镀金属层中的金属含量从包覆所述基材层的第一层镀金属层至最外层的第N层镀金属层分布呈不同致密度分布。 [0018] 另外，在本发明中，需要说明的是，从内至外，是指：从包覆所述基材层1的第一层镀金属层至最外层的第N层镀金属层分布。 [0019] 根据本发明，N≥1；优选地，N为1‑7；更优选地，N为2‑5。 [0020] 根据本发明，所述基材层1的厚度为2‑10μm，优选为4‑6μm。 [0021] 根据本发明，所述复合集流体的厚度为4‑12μm，优选为6‑8μm。 [0022] 根据本发明，多个所述镀金属层3的总厚度为0.3‑4μm，优选为0.5‑2μm。 [0023] 根据本发明，每一个所述镀金属层3的厚度为30‑1000nm，优选为50‑900nm。 [0024] 根据本发明，所述镀金属层3的材质选自Ni、Ti、Cu、Ag、Au、Pt、Fe、Co、Cr、W、Mo、Al、Mg、K、Na、Ca、Sr、Ba、Si、Ge、Sb、Pb、In和Zn中的一种或多种；优选地，所述镀金属层3的材质选自Ni、Cu、Ag和Al中的一种或多种。 [0025] 根据本发明，所述基材层1的材质选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、邻苯基苯酚、流延聚丙烯、聚酰亚胺聚氯乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮、聚酰胺、聚乙二醇、聚酰胺酰亚胺、聚碳酸酯、环状聚烯烃、聚苯硫醚、聚乙酸乙烯酯、聚四氟乙烯，聚亚甲基萘、聚偏二氟乙烯，聚萘二甲酸亚乙酯、聚碳酸亚丙酯、聚偏二氟乙烯‑六氟丙烯、聚(偏二氟乙烯‑共‑三氟氯乙烯)、有机硅、维尼纶、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚醚腈、聚氨酯、聚苯醚、聚酯以及聚砜及其衍生物中的一种或多种。 [0026] 根据本发明，所述基材层1和所述镀金属层3之间还包括增强层2。优选地，所述增强层2的厚度为30‑200nm，优选为50‑100nm。 [0027] 根据本发明，所述增强层2的材质选自Al2O3、SiO2、TiO2、BaTiO3、Ni、Al和Cu中的一种或多种；优选地，所述增强层2的材质选自Ni、Al和Cu中的一种或多种。 [0028] 本发明第二方面提供了一种前述所述的复合集流体的制备方法，其中，所述的制备方法包括：在基材层1的至少一个表面上沉积形成镀金属层3，多次沉积后制得复合集流体。 [0029] 真空镀膜采用溅射、离子镀、蒸镀中的一种或多种进行镀膜，优选为溅射和/或蒸镀。 [0030] 溅射和蒸镀的方法在基材层的至少一个表面上进行镀膜处理，多次沉积制备复合集流体。 [0031] 根据本发明，所述的制备方法还包括：在进行所述蒸镀处理之前，采用溅射的方法在所述基材层的至少一个表面上进行溅射处理。 [0032] 根据本发明，柔性基材薄膜表面采用磁控溅射进行溅射处理形成金属化膜层，然后采用蒸镀工艺，其中，所述蒸镀工艺选用电阻加热、感应加热和电子束的一种或几种。 [0033] 根据本发明，如图2和图3所示，磁控溅射和真空蒸镀在同一真空腔4里实现，磁控溅射采用磁控溅射机构7，真空蒸镀采用蒸镀机构8，并采用双面连续镀金属膜工艺；另外，制备该复合集流体的设备还包括放卷(收卷)机构5和收卷(放卷)机构6，在本发明中，需要说明的是，当该复合集流体包括的放卷(收卷)机构5为放卷机构时，收卷(放卷)机构6为收卷机构；当该复合集流体包括的放卷(收卷)机构5为收卷机构时，收卷(放卷)机构6为放卷机构；此制备工艺可以提高产品生产效率，降低成本。 [0034] 本发明第三方面提供了一种锂电池，所述锂电池包括正极片和负极片，所述正极片和所述负极片各自包括集流体，其中，所述集流体为本发明第一方面所述复合集流体。 [0036] 根据本发明，转焊接片包括铝片、铜片和镍片中的至少一种，所述转焊接片的厚度为0.1‑0.5mm。 [0037] 根据本发明，还可以在已经过预处理的铝箔和铜箔(复合集流体)上涂敷商业化三元镍钴锰正极材料和碳负极材料，烘干后辊压、分切后分别制得锂离子电池的正负极片。最后进行常规(涵盖卷绕、方型、软包等多种电池形式)电池工艺组装得到锂离子电池，并进行常温下放电容量测试和倍率性能测试。 [0038] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。 |
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