一种集流体、锂电池电芯及锂电池制造技术

本实用新型专利技术涉及锂电池领域，尤其涉及一种集流体、锂电池电芯及锂电池，所述集流体包括集流体本体和均匀设置于所述集流体远离电解质的面上的导电触点和/或栅电极；所述锂电池电芯包括，依次堆叠设置的负极集流体、负极层、电解质层、正极层和正极集流体，所述负极集流体和正极集流体为上述的集流体；所述锂电池包括一个或多个上述的锂电池电芯。所述集流体具有电流分布和热分布均匀，电流密度低的有效；所述锂电池电芯和锂电池具有工作电压高和充放电效率高的优点。

A kind of fluid collector, lithium battery electric core and lithium battery

The utility model relates to the field of lithium battery, in particular to a fluid collector, a lithium battery electric core and a lithium battery. The collection fluid includes a fluid collecting body and a conductive contact and / or a gate electrode arranged evenly on the surface of the liquid collector far away from the electrolyte; the lithium battery electric core includes, in turn, a negative collector fluid, negative, and a negative electrode. The polar layer, the electrolyte layer, the positive electrode layer and the positive collector fluid, the negative collector fluid and the positive collector fluid are the above fluids, and the lithium battery includes one or more lithium battery cores. The concentrated fluid has the advantages of high current distribution and uniform heat distribution and low current density, and the lithium battery electric core and lithium battery have the advantages of high working voltage and high charge discharge efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种集流体、锂电池电芯及锂电池
本技术涉及锂电池领域，尤其涉及一种集流体、锂电池电芯及锂电池。
技术介绍
当前锂电池电芯和锂电池采用铝、铜作为集流体材料，并通过极耳引出，实现多个电池单元的并联和外接。对于传统小面积锂电池，由于其电池容量密度较低、充放电电压较小，故其电极集流体表面的电流密度较低，不会产生较大热量，只要保证不出现较大的电流短路就不会出现较大的热量分布不均匀，故本身不需要对集流体做电流收集的优化。对于大面积全固态锂电池，由于其可采用高压正极或全固态电解质等材料，应当具备快速充放电的技术需求，倘若采用传统的只有少量极耳引出的方式来实现，必然会由于电极结构中电场空间分布不均匀，造成集流体中电流分布不均匀，引起电池材料中局部热分布不均匀，倘若电池材料热传导性能匹配不好，会出现局部温度过高，引起材料膨胀、破损，甚至引起材料融化、自燃甚至爆炸。锂电池中基本构成单元一般以并联方式相互连接，锂电池中锂电池电芯各基本构成单元的并联工作电流通过正、负极集耳流入/流出。上述连接方法存在工作电压较低，为了提高充电或放电功率，往往需要提高工作电流，由于电冲击而导致的电池老化衰减过程加快。此外，电流由面积较小的极耳分布至整个集流体过程中，易于产生不均匀的电流分布和不均匀的热分布，这导致一个平面内各部分电池材料的工作状态不同，电池整体性能下降，进而影响电池使用寿命。若外部用电设备需高电压驱动，则需通过附加的变换电路升压，增加了电源管理系统的复杂性。
技术实现思路
为克服目前集流体表面电流分布和热分布不均匀，目前锂电池电芯和锂电池工作电压低和充放电效率低问题，本技术提供了集流体、锂电池电芯及锂电池。本技术为解决上述技术问题提供一技术方案如下：一种集流体，用于收集锂电池电芯或电池中电流，所述集流体包括集流体本体和均匀设置于所述集流体远离电解质的面上的导电触点和/或栅电极。优选地，所述导电触点形状可为圆形、正方形及不规则多边形中的一种或几种。优选地，所述导电触点在集流体远离电解质的表面均匀对称分布，以使集流体表面每一点到最邻近的导电触点的距离之和最小。优选地，所述导电触点包括Cu、Ni、Au、Ag、Sn或Al等金属触点，以及Si或C等导电非金属中的一种或几种，所述导电触点可通过超声焊接、激光焊接、涂布或真空沉积中的一种或组合形成于所述集流体远离电解质的表面。优选地，所述导电触点可通过超声焊接或激光焊接中的一种或组合形成于所述集流体远离电解质的表面。优选地，所述栅电极包括均匀设置的栅线，所述栅电极的形状包括正方形、圆形、对称多边形或射线型中的一种或多种，所述栅电极可通过涂布或丝网印刷形成于所述集流体远离电解质的表面。优选地，所述集流体最大局部电流密度小于30mA/m2。优选地，所述导电触点均匀分布于栅格交点上或栅格中心上。本技术为解决上述技术问题提供一技术方案如下：一种锂电池电芯，其包括如上所述的集流体。本技术为解决上述技术问题提供一技术方案如下：一种锂电池，包括一个或多个如上所述的锂电池电芯。与现有技术相比，本技术所提供的锂电池电芯、锂电池及其制备方法，具有如下的有益效果：本技术所提供的集流体，通过在集流体表面上设置导电触点和/或栅电极，增大了集流体上的电流收集面积；进一步的，通过将导电触点和/或栅电极在集流体表面均匀设置，使集流体上电流密度均匀分布，也提高了电流的收集效率；进一步的，通过优化外接焊点的数量、形状、分布形式、分布密度，使得集流体表面每一点到最邻近端点的距离之和最小，进一步的使电流密度在平面集流体内均匀分布，进而使最大局部面电流密度小于30mA/m2。进一步的，通过优化栅电极图形化设计，使集流体表面上电流均匀分布，进而使最大局部面电流密度小于30mA/m2。更进一步的，通过焊点和栅电极的相互匹配合，使集流体表面上电流均匀分布，进而使电流密度和集流体本体阻抗最小。进而使集流体表面热分布均匀，进而实现了锂电池电芯集流体在高电压下保持低电流密度和热分布均一，大大减缓了电冲击导致的锂电池电芯的衰减，延长锂电池电芯的使用寿命，提供了大面积全固态锂电池的安全。本技术所说提供的锂电池电芯，各层之间依次密实堆叠设置，且锂电池电芯厚度薄、面积大，进而使单个锂电池电芯容量可达2000Wh以上；并且通过实用本技术中提供的集流体，进而可使大面积锂电池电芯中使集流体面内电流分布均一，进而实现了锂电池电芯集流体在高电压下保持30mA/m2的低电流密度和热分布均一，大大减缓了电冲击导致的锂电池电芯的衰减，延长锂电池电芯的使用寿命，也使锂电池电芯可达到10C以上充放电。本技术所述提供的锂电池，通过使用本技术所提供的集流体，并将多个锂电池电芯进行堆叠设置，并且每相邻的两个锂电池电芯之间共用一正负共极集流体，进而实现多个堆叠串联连接，可是锂电池达到超过1500V的输出电压；同时，各个锂电池电芯中各层之间密实堆叠，以及各锂电池电芯之间密实堆叠串联连接，使锂电池可实现1200Wh/kg以上的能量密度，单个锂电池电芯容量可达2000Wh以上。进一步的，通过对锂电池的集流体或基底上均匀设置导电触点和/栅线，进而可使大面积锂电池中使集流体面内电流分布均一，进而实现了锂电池集流体在高电压下保持低电流密度和热分布均一，大大减缓了电冲击导致的电池衰减，延长锂电池电芯的使用寿命，大大降低了电源管理的难度，同时，也实现了锂电池10C以上充放电。【附图说明】图1是本技术第一是实施例中集流体主视示意图。图2是本技术集流体与外接端子配合示意图。图3A是本技术第二实施例中集流体主视示意图。图3B是本技术图3A中集流体一变形示意图图4A是本技术第三实施例中集流体主视示意图。图4B是本技术图4A中集流体一变形示意图。图4C是本技术图4A中集流体另一变形示意图。图5A是本技术第四实施例中集流体主视示意图。图5B、图5C、图5D、图5E、图5F、至图5G是本技术图5A中集流体变形示意图。图6A是本技术第六实施例中锂电池电芯结构示意图以及锂电池电芯与外接端点配合示意图。图6B是本技术中电锂电池电芯一变形示意图。图7A是本技术第七实施例中锂电池结构示意图。图7B是本技术中锂电池封装结构示意图。图7C、图7E、图7F和图7G是图7A中锂电池电芯变形示意图。图7C是图7D中A部放大示意图。图7H是图7G中B部放大示意图。图8是本技术第八实施例中锂电池结构示意图。图9是本技术第九实施例中锂电池结构示意图。【具体实施方式】为了使本技术的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。请参阅图1和图2本技术的第一实施例中，提供了一种集流体100，所述集流体100用于通过收集和传导电流，所述集流体100可以为Cu、Ni、Au、Ag、Al、Si或C中任一种或多种；进一步的，所述集流体100优选为Cu或Cu与Ni、Au、Ag、Al、Si或C中的一种或几种的合金。其主要包括集流体本体1001和设置于集流体本体101一面的导电触点1002和栅电极1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集流体，用于收集锂电池电芯或电池中电流，其特征在于：所述集流体包括集流体本体和均匀设置于所述集流体远离电解质的面上的导电触点和/或栅电极。

【技术特征摘要】
1.一种集流体，用于收集锂电池电芯或电池中电流，其特征在于：所述集流体包括集流体本体和均匀设置于所述集流体远离电解质的面上的导电触点和/或栅电极。2.如权利要求1所述的集流体，其特征在于：所述导电触点形状可为圆形、正方形及不规则多边形中的一种或几种。3.如权利要求2所述的集流体，其特征在于：所述导电触点在集流体远离电解质的表面均匀对称分布，以使集流体本体表面每一点到最邻近的导电触点的距离之和最小。4.如权利要求3所述的集流体，其特征在于：所述导电触点包括Cu、Ni、Au、Ag、Sn或Al等金属触点，以及Si或C等导电非金属中的一种或几种，所述导电触点可通过超声焊接、激光焊接、涂布或真空沉积中的一种或组合形成于所述集流体远离电解质的表面。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓琨，
申请(专利权)人：成都亦道科技合伙企业有限合伙，
类型：新型
国别省市：四川,51