一种集流体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种集流体及其制备方法和应用，该集流体包括第一聚合物膜层、第二聚合物层以及金属层；所述第二聚合物层为预聚体固化形成于所述第一聚合物膜层的上表面，所述金属层设置于所述第二聚合物层的上表面。将该集流体应用于电池中，即使当电池发生弯折，也不会对电池造成消极影响，仍旧能够保持电池具有良好的导电性能以及容量保持率。

A kind of collecting fluid and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种集流体及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种集流体，尤其涉及一种集流体及其制备方法和应用，属于电池

技术介绍
由于具有能量密度高、功率密度高的特点，二次电池在消费类电子产品、电动交通工具以及储能等领域有着广阔的应用前景。然而，二次电池在一些滥用条件下(如针刺、挤压、撞击等)会导致内部短路进而引起热失控引发安全事故，因此改善二次电池的安全性能受到越来越高的关注。常规的二次电池，例如锂离子电池，其集流体采用金属箔材，正极通常用金属铝箔，负极通常用金属铜箔，在电池内部发生短路的情况下无法切断电流，会导致热量聚集最终引发热失控。因此，有研究者采用一类新型的集流体替代常规的金属集流体。这类新型集流体通常采用不导电的聚合物薄膜做基底，在基底两侧通过真空蒸镀、电镀等方式蒸镀金属。例如在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜两侧镀金属铝作为正极集流体，在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜两侧镀金属铜作为负极集流体，都取得了一定的改善电池安全性能的效果，同时也能降低集流体的重量，进一步提高电池的重量能量密度。然而，上述技术方案的集流体由于存在一定的弹性因此在使用过程中易使电池发生弯折，进而对电池的导电性能以及容量保持率造成一定程度的消极影响。
技术实现思路
本专利技术提供一种集流体，将该集流体应用于电池中，即使当电池发生弯折，也不会对电池造成消极影响，仍旧能够保持电池具有良好的导电性能以及容量保持率。本专利技术还提供一种集流体的制备方法，该制备方法简单易操作，并且无需大型设置协助，能够快速获得使电池具有良好抗弯折性的集流体。本专利技术还提供一种二次电池，该二次电池包括上述集流体，因此当二次电池发生弯折时，不会对二次电池的导电性能以及容量保持率造成较为显著的消极影响。本专利技术提供一种集流体，包括第一聚合物膜层、第二聚合物层以及金属层；所述第二聚合物层为预聚体固化形成于所述第一聚合物膜层的上表面，所述金属层设置于所述第二聚合物层的上表面；所述预聚体选自丙烯酸树脂预聚体、聚氨酯预聚体以及硅橡胶预聚体中的至少一种。如上所述的集流体，其中，所述丙烯酸树脂预聚体选自环氧丙烯酸酯预聚体、聚醚丙烯酸酯预聚体、聚酯丙烯酸酯预聚体中的至少一种。如上所述的集流体，其中，所述聚氨酯预聚体选自聚酯型聚氨酯预聚体、聚醚型聚氨酯预聚体。如上所述的集流体，其中，所述第一聚合物膜层的材料为聚对苯二甲酸酯、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、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚丙乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、聚丙烯腈、聚醋酸乙烯酯、聚甲醛、酚醛树脂、环氧树脂、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、硅橡胶、聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚苯醚中的至少一种。如上所述的集流体，其中，所述第二聚合物层的厚度为1-1000nm。如上所述的集流体，其中，所述第二聚合物层的厚度为10-100nm。如上所述的集流体，其中，所述第一聚合物膜层的厚度为1-15μm。如上所述的集流体，其中，所述金属层的厚度为0.1-5μm。本专利技术还提供一种上述任一所述的集流体的制备方法，包括以下步骤：1)在第一聚合物膜层的上表面涂布预聚体后，对所述预聚体进行固化，在所述第一聚合物膜层的上表面得到第二聚合物层；2)在所述第二聚合物层的上表面设置金属层，得到所述集流体。本专利技术还提供一种二次电池，所述二次电池包括上述任一所述的集流体。本专利技术的实施，至少包括以下优势：1、本专利技术通过对集流体的结构进行特殊限定，不仅能够增强使用该集流体的二次电池的安全性能，还能够提高二次电池的抗弯折性能，使二次电池即使发生弯折后仍旧具有良好的导电性能以及容量保持率；2、本专利技术的集流体能够用于刚性电池和柔性电池，当应用于刚性电池中，能够避免由于对电池的不慎弯折而造成电池的性能严重下降甚至对电池的损毁；当应用于柔性电池时，能够进一步开发柔性电池的应用范围，避免由于弯折次数过多或弯折度过大而造成电池的性能严重下降；3、本专利技术的集流体的制备方法简单，无需大型仪器协助，使用时大范围的推广和应用。附图说明图1为本专利技术集流体的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术集流体的结构示意图。如图1所示，本专利技术的集流体包括第一聚合物膜层1、第二聚合物层2以及金属层3；所述第二聚合物层2为预聚体固化形成于所述第一聚合物膜层1的上表面，所述金属层3设置于所述第二聚合物层2的上表面；其中，预聚体选自丙烯酸树脂预聚体、聚氨酯预聚体以及硅橡胶预聚体中的至少一种。具体地，本专利技术的集流体自下而上依次包括第一聚合物膜层1、第二聚合物层2以及金属层3。在本专利技术的集流体中，第一聚合物膜层1主要不仅能够降低集流体的质量、通过降低短路概率增强使用该集流体的电池的安全性能，还能够保证集流体具备一定的刚性和强度。第一聚合物膜层1可以通过直接对高分子化合物依次进行熔融、涂布、冷却获得，也可以将高分子化合物溶解于溶剂后，涂布溶液并蒸干溶剂后获得，在一种实施方式中，第一聚合物膜层1的材料，即高分子化合物可以选自聚对苯二甲酸酯、聚酰胺、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)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚丙乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、聚丙烯腈、聚醋酸乙烯酯、聚甲醛、酚醛树脂、环氧树脂、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、硅橡胶、聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚苯醚中的至少一种。第二聚合物膜层2是通过在第一聚合物膜层1上表面涂布预聚体后对预聚体进行固化得到。具体地，预聚体可以选自丙烯酸树脂预聚体、聚氨酯预聚体以及硅橡胶预聚体中的至少一种。由于上述预聚体为具有一定粘度的液态物，因此当将预聚体涂布于第一聚合物膜层的上表面后，可以利用固化手段对预聚体进行固化使其成为固化膜层。其中，本专利技术对固化手段不进行具体限定，可以是紫外光固化、室温固化或者加热固化。金属层3形成于第二聚合物层2的上表面，主要用于对电极中活性物质产生的电流进行汇集并且向外导通。金属层3的材料可以是铝、铜、镍、钛、银、不锈钢、镍铜合金、铝锆合金。其中，金属层3的材料决定了集流体的具体应用，例如，当金属层为铝层时，集流体为正极集流体；当金属层位铜层时，集流体为负极集流体。根据本专利技术提供的技术方案，即使将上述限定的集流体以弯曲半径0.5cm弯折180°，反复弯折本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集流体，其特征在于，包括第一聚合物膜层、第二聚合物层以及金属层；/n所述第二聚合物层为预聚体固化形成于所述第一聚合物膜层的上表面，所述金属层设置于所述第二聚合物层的上表面；/n所述预聚体选自丙烯酸树脂预聚体、聚氨酯预聚体以及硅橡胶预聚体中的至少一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种集流体，其特征在于，包括第一聚合物膜层、第二聚合物层以及金属层；
所述第二聚合物层为预聚体固化形成于所述第一聚合物膜层的上表面，所述金属层设置于所述第二聚合物层的上表面；
所述预聚体选自丙烯酸树脂预聚体、聚氨酯预聚体以及硅橡胶预聚体中的至少一种。


2.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述丙烯酸树脂预聚体选自环氧丙烯酸酯预聚体、聚醚丙烯酸酯预聚体、聚酯丙烯酸酯预聚体中的至少一种。


3.根据权利要求2所述的集流体，其特征在于，所述聚氨酯预聚体选自聚酯型聚氨酯预聚体、聚醚型聚氨酯预聚体中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述第一聚合物膜层的材料为聚对苯二甲酸酯、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、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚丙乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、聚丙烯腈、聚醋酸乙烯酯、聚甲醛、酚...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵伟，李素丽，李俊义，徐延铭，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44