一种双面异质集流体及其制备方法，锂电池技术

本发明专利技术公开了一种集流体，所述集流体具有负极集流体面和正极集流体面，所述负极集流体面由负极集流体材料制备，所述正极集流体面由正极集流体材料制备。本发明专利技术实提供的双面异质集流体兼顾正负极集流体所需要的特性，能够实现在单体电池内部设计串联式结构，从而提高了单体电池的输出电压。

A two-sided heterogeneous collector fluid and its preparation method, lithium battery

The invention discloses a fluid collector, which has negative collector surface and positive collector surface. The negative collector surface is made of negative current collector material, and the positive collector surface is prepared by positive collector material. The double faced heterogeneous collector provided by the invention takes into account the characteristics required by the positive and negative pole collecting fluid, and realizes the design of a series structure inside the single cell, thereby improving the output voltage of the single cell.

【技术实现步骤摘要】
一种双面异质集流体及其制备方法，锂电池
本专利技术涉及电化学领域，尤其涉及一种双面异质集流体及其制备方法，锂电池。
技术介绍
目前商业化的锂离子电池中普遍采用有机液态电解质，由于有机溶剂具有可燃性、并且在较高的电位下容易被氧化分解，因此存在潜在的安全性，同时限制了高电压正极材料的应用。因此，开发高性能的固态电解质材料对于解决电池的安全性和提高电池的能量密度具有重要的意义。由于目前的锂电池集流体通常只有单一功能，如负极集流体使用含铜或铜合金材料，正极集流体使用铝或铝合金，这两类材料不能兼顾正负极集流体需要的特性，因此无法从结构上设计单体电池内部串连结构。另外，现有技术中，锂电池采用液态电解质，也导致电池内部无法采用串联方式，因为液态电解质的流动性，会出现自放电、电压反极和内短路等情况。因此，现有技术中，为了获得稳定的高输出电压，通常将单体电池设计为外部串联形成电池组的方式。这对于需要高空间利用率的设备来说是非常不利的。
技术实现思路
针对上述问题，第一方面，本专利技术实施例提供了一种集流体，所述集流体具有负极集流体面和正极集流体面，所述负极集流体面由负极集流体材料制备，所述正极集流体面由正极集流体材料制备。优选地，在所述负极集流体面和/或所述正极集流体面具有导电涂层，所述导电涂层材料为导电子的碳颗粒、天然石墨、人造石墨、碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯中的一种材料或多种材料复合物。优选地，所述导电涂层包含粘结剂，所述粘接剂为聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素、聚丙烯酸甲酯、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、丁苯橡胶、聚丙烯腈、环糊精和果胶中的一种或多种。优选地，所述导电涂层的厚度为50nm-5μm。优选地，所述负极集流体材料为铜、铜质量百分比大于等于80％的铜合金、不锈钢、钛、钛合金、镍、镍合金、铁和铁合金中的一种或多种。优选地，所述负极集流体面和所述正极集流体面的厚度为0.5μm-50μm。优选地，所述正极集流体材料为铝、钛、不锈钢、铝合金和钛合金中的一种或多种。优选地，所述集流体为膜状或箔状结构。第二方面，本专利技术实施例提供了一种集流体的制备方法，包括以下步骤：通过辊压或碾压将负极集流体材料和正极集流体材料复合，制备得到具有负极集流体面和正极集流体面的集流体。优选地，该制备方法还包括以下步骤：在所述负极集流体面和/或所述正极集流体面上涂覆导电涂层。第三方面，本专利技术实施例提供了另一种集流体的制备方法，包括以下步骤：通过热蒸发、电子束蒸发、磁控溅射、脉冲激光沉积、等离子增强气相沉积、化学气相沉积、化学镀、电化学镀中的一种或多种方式，在负极集流体材料上沉积一层正极集流体材料，制备得到具有负极集流体面和正极集流体面的集流体；或者，通过热蒸发、电子束蒸发、磁控溅射、脉冲激光沉积、等离子增强气相沉积、化学气相沉积、化学镀、电化学镀中的一种或多种方式，在膜状或箔状正极集流体材料上沉积一层负极集流体材料，制备得到具有负极集流体面和正极集流体面的集流体。优选地，该制备方法还包括以下步骤：在所述负极集流体面和/或所述正极集流体面上涂覆导电涂层。第四方面，本专利技术实施例提供了一种电极极片，所述电极极片包括负极材料、正极材料，以及第一方面提供的集流体。第五方面，本专利技术实施例提供了一种锂电池，包括电解质、一个或多个第四方面提供的电极极片；所述电解质包括液体电解质、凝胶类聚合物电解质或固体电解质；其中，所述液体电解质包含在隔膜中。第六方面，本专利技术实施例提供了一种锂电池的制备方法，所述方法包括：将多个第四方面的电极极片同方向排列；在所述电极极片之间，插入电解质；所述电解质为液体电解质、凝胶类聚合物电解质或固体电解质。本专利技术实施例提供的双面异质集流体兼顾正负极集流体所需要的特性，能够实现在单体电池内部设计串联式结构，从而提高了单体电池的输出电压；并且，采用固体电解质或隔膜包覆的液体电解质，在电池内部进行串联设计时，避免了电压反极、自放电和内短路等情况。另外，本专利技术实施例提供的双面异质集流体具有涂覆层，该涂覆层改善了集流体的导电特性和对电极层的粘附力，防止电极层与集流体脱落，减小了电池内阻。附图说明图1为本专利技术对比例提供的单体电池结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的单体电池内部串联的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的电解方法制备铜箔工序示意图；图4为本专利技术实施例提供的集流体的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的正极集流体面涂覆的导电碳颗粒的扫描电镜图片；图6为本专利技术实施例提供的正极集流体面涂覆的导电石墨烯的扫描电镜图片；图7为本专利技术实施例提供的正极集流体面混涂覆的导电碳颗粒和石墨烯的扫描电镜图片。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明，但并不意于限制本专利技术的保护范围。第一方面，本专利技术实施例提供了一种集流体，所述集流体具有负极集流体面和正极集流体面，所述负极集流体面由负极集流体材料制备，所述正极集流体面由正极集流体材料制备。本专利技术实施例提供的集流体兼顾正负极集流体所需要的特性，能够实现在单体电池内部设计串联式结构，从而能够提高单体电池的输出电压。在一优选实施例中，在所述负极集流体面和/或所述正极集流体面具有导电涂层，所述导电涂层材料为导电子的碳颗粒、天然石墨、人造石墨、碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯中的一种材料或多种材料复合物。在一优选实施例中，所述导电涂层包含粘结剂，所述粘接剂为聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素、聚丙烯酸甲酯、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、丁苯橡胶、聚丙烯腈、环糊精和果胶中的一种或多种。在一优选实施例中，所述导电涂层的厚度为50nm-5μm。本专利技术实施例提供的集流体具有导电涂层，该导电涂层改善了集流体的导电特性和对电极层的粘附力，防止电极层与集流体脱落，减小了电池内阻。在一优选实施例中，所述负极集流体材料为铜、铜质量百分比大于等于80％的铜合金、不锈钢、钛、钛合金、镍、镍合金、铁和铁合金中的一种或多种。在一优选实施例中，所述负极集流体面和所述正极集流体面的厚度为0.5μm-50μm。在一优选实施例中，所述正极集流体材料为铝、钛、不锈钢、铝合金和钛合金中的一种或多种。在一优选实施例中，所述集流体为膜状或箔状结构。第二方面，本专利技术实施例提供了一种集流体的制备方法，包括以下步骤：通过辊压或碾压将负极集流体材料和正极集流体材料复合，制备得到具有负极集流体面和正极集流体面的集流体。在一优选实施例中，该制备方法还包括以下步骤：在所述负极集流体面和/或所述正极集流体面上涂覆导电涂层。第三方面，本专利技术实施例提供了另一种集流体的制备方法，包括以下步骤：通过热蒸发、电子束蒸发、磁控溅射、脉冲激光沉积、等离子增强气相沉积、化学气相沉积、化学镀、电化学镀中的一种或多种方式，在负极集流体材料上沉积一层正极集流体材料，制备得到具有负极集流体面和正极集流体面的集流体；或者，通过热蒸发、电子束蒸发、磁控溅射、脉冲激光沉积、等离子增强气相沉积、化学气相沉积、化学镀、电化学镀中的一种或多种方式，在膜状或箔状正极集流体材料上沉积一层负极集流体材料，制备得到具有负极集流体面和正极集流体面的集流体。在一优选实施例中，该制备方法还包括以下步骤：在所述负极集流体面和/或所述正极集流体面上涂覆导电涂层。第四方面，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集流体，其特征在于，所述集流体具有负极集流体面和正极集流体面，所述负极集流体面由负极集流体材料制备，所述正极集流体面由正极集流体材料制备。

【技术特征摘要】
1.一种集流体，其特征在于，所述集流体具有负极集流体面和正极集流体面，所述负极集流体面由负极集流体材料制备，所述正极集流体面由正极集流体材料制备。2.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，在所述负极集流体面和/或所述正极集流体面具有导电涂层，所述导电涂层材料为导电子的碳颗粒、天然石墨、人造石墨、碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯中的一种材料或多种材料复合物。3.根据权利要求2所述的集流体，其特征在于，所述导电涂层包含粘结剂，所述粘接剂为聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素、聚丙烯酸甲酯、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、丁苯橡胶、聚丙烯腈、环糊精和果胶中的一种或多种。4.根据权利要求2或3所述的集流体，其特征在于，所述导电涂层的厚度为50nm-5μm。5.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述负极集流体材料为铜、铜质量百分比大于等于80％的铜合金、不锈钢、钛、钛合金、镍、镍合金、铁和铁合金中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述负极集流体面和所述正极集流体面的厚度为0.5μm-50μm。7.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述正极集流体材料为铝、钛、不锈钢、铝合金和钛合金中的一种或多种。8.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述集流体为膜状或箔状结构。9.一种集流体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：通过辊压或碾压将负极集流体材料和正极集流体材料复合，制备得到具有负极集...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌仕刚，杨琪，李泓，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11