本发明专利技术公开了一种设置有微保险的集流体，包括集流体基材，所述集流体基材经表面预处理后，在其表面上通过镀膜的方法镀上导电金属镀层，所述导电金属镀层包括均匀布置在集流体基材上的微结构单元和接触点；相邻微结构单元之间形成隔离区，所述接触点设置在隔离区上将相邻微结构单元连通。同时还公开了含有该集流体的锂离子电池极片。本发明专利技术利用镀膜技术在预处理后的集流体基材表面设置图案状的导电金属镀层，保持了良好的导电性，还起到保险丝的作用。另外在集流体基材预先进行粗化处理或涂覆PTC层，有效改善了电池的安全性能。
A collecting fluid with micro insurance and a lithium ion battery electrode containing the collecting fluid
【技术实现步骤摘要】
一种设置有微保险的集流体及含有该集流体的锂离子电池极片
本专利技术属于锂离子电池制造
，具体涉及设置有微保险的集流体及含有该集流体的锂离子电池极片。
技术介绍
集流体作为锂离子电池的重要组成部件能够直接对电池的整体性能产生影响，在电池中收集电流提供电子通道而形成电流对外输出、加快电荷转移等。所以集流体本身需要具备导电导热性能优异、质量轻、机械强度强、内阻小、成本低、化学性质稳定等特点。常用的集流体为铝(正极)或铜(负极)，其导电性能优异、内阻小，但是当遭到剧烈撞击、挤压、针刺等异常情况时，可能会造成其内部短路，内阻小的集流体会产生巨大的短路电流，瞬间放出大量的热，严重会造成热失控。为了解决这个问题，中国专利CN107437622A在集流体表面涂覆一层聚合物基层与导电剂复合的PTC层，然而PTC的存在虽然能够对温度敏感，但聚合物层不导电，影响了集流体的导电特性；而专利CN104966840A通过在正极集流体铝表面生成一层多孔氧化铝的电阻层，最终导致其导电性也大打折扣。以上专利文献虽能够在一定程度上提高了电池的安全性能，电池高温、大电流等极端情况下能够有效保护电池不发生热失控，但均大幅度降低了集流体的导电性能，与集流体功能需求的导电导热性能优异、内阻小的特性相悖。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术方案提出了一种设置有微保险的集流体及含有该集流体的锂离子电池极片。通过在预处理后的集流体表面设置图案状的独立的微结构单元的导电金属镀层，且相邻微结构单元之间通过接触点连通，能够有效提高集流体的导电性，同时保留了安全性能的优点。本专利技术的技术方案如下：一种设置有微保险的集流体，包括集流体基材，所述集流体基材经表面预处理后，在其表面上通过镀膜的方法镀上导电金属镀层，所述导电金属镀层包括均匀布置在集流体基材上的微结构单元和接触点；相邻微结构单元之间形成隔离区，所述接触点设置在隔离区上将相邻微结构单元连通。进一步方案，所述微结构单元的形状选自圆形、椭圆形、三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形中的一种或一种以上的组合。进一步方案，连通相邻微结构单元之间的接触点的数量有1～40个；每个微结构单元上与其他微结构单元连通的所有接触点的面积为该微结构单元总面积的1％～20％。进一步方案，所述集流体基材上每平方米面积设置有3000～40000个所述的微结构单元。进一步方案，所述镀膜的方法为真空蒸镀镀膜、高真空卷绕镀膜、磁控溅射镀膜或等离子刻蚀镀膜；所述导电金属镀层的厚度为100～500nm；所述导电金属镀层的材质与集流体基材的材质相同。如正极集流体为铝箔，表面导电金属镀层为铝镀层；所述负极集流体为铜箔，表面导电金属镀层为铜镀层。进一步方案，所述集流体基材的表面预处理为对其进行粗化处理，或在其表面涂覆PTC层。优选的，所述粗化处理的步骤如下：(1)表面清洗：将集流体基材置于乙醇或丙酮中进行超声震荡清洗，然后放置在0.05～0.5mol/L的碱液中浸泡0.5～3h，最后用清水清洗；(2)电化学氧化：将清洗后的集流体基材置于0.05～0.5mol/L的酸性溶液中电化学氧化5～15min，其电流密度为5～50mA/cm2；所述酸性溶液为草酸、柠檬酸、酒石酸中的任一种；(3)干燥处理：将处理后的集流体基材经去离子水清洗后晾干。优选的，所述涂覆PTC层的步骤如下：(1)PTC浆料配置：将导电剂和成膜添加剂一起添加到聚合物溶液中，搅拌均匀得PTC浆料；(2)PTC层涂布：将制备好的PTC浆料均匀涂布在集流体基材的表面形成PTC层，涂层厚度为1～3μm。更优选的，所述聚合物基材、导电剂和成膜添加剂的质量比为45～75：15～35：2～5；所述聚合物溶液是将聚合物溶解在NMP(N-甲基吡咯烷酮)形成的；所述聚合物选自聚偏氟乙烯、醋酸纤维素、聚酰胺中任一种；所述导电剂选自碳类导电剂或与集流体基材相同材质的铝粉或铜粉；所述成膜添加剂选自氧化铝、氧化硅、氧化锆中任一种。即其中采用金属铝粉为导电剂的PTC浆料只能涂布与铝箔表面，采用金属铜粉为导电剂的PTC浆料只能涂布与铜箔表面。本专利技术的另一个专利技术目的是提供一种锂离子电池极片，含有上述集流体。锂离子电池极片中正、负极片分别选择铝质、铜质的集流体基材，可在经上述表面预处理、镀上导电金属镀层后的集流体表涂覆正极活性物质即可得到锂离子电池正极极片、涂覆负极活性物质即可得到锂离子电池负极极片。本专利技术的有益效果：本专利技术利用镀膜技术在预处理后的集流体基材(铜箔/铝箔)的表面设置图案状的导电金属镀层(铜镀层/铝镀层)，导电金属镀层采用独立的微结构单元均匀布置，微结构单元之间形成隔离区进行断开，而在隔离区上间隔地设置若干个接触点，将相邻微结构单元进行连通，这样保持了良好的导电性。另外，接触点起到保险丝的作用，在发生极端条件下电流剧增时，则能够击穿接触点使微结构单元断开与其他微结构单元的接触，起到第一层的保护作用。本专利技术中微结构单元的形状为圆形、椭圆形、三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形等，陈列状布置在集流体基材上。其具体的形状根据需要或美观进行设计。而位于微结构单元外周的隔离区也相应的成间断式的圆环状、椭圆形框、三角形框、四边形框、五边形框、六边形框、七边形框、八边形框、纺锤状等形成，共同组成有规律的图案。另外，本专利技术还对集流体基材预先进行粗化处理或涂覆PTC层，在其表面形成了氧化层或PTC层，这样在极端条件下电流和温度的剧增能够降低电池的电流，能够有效改善电池的安全性能，对电池起到第二层的保护作用。而预处理后的集流体基材的导电性能降低的问题已经通过导电金属镀层来改善，从而能有效解决了通过粗化或涂覆PTC层后预处理集流体基材(箔/铝箔)的导电性降低的问题。附图说明图1为实施例1的结构示意图；图2为实施例3的结构示意图；图3为图2的侧视图；图4为实施例5的结构示意图；图5为实施例7的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，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，所描述的实施例仅仅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。为了满足单一变量原则，以下所有实施例与对比实施例采用的正负极浆料均相同，极片的区别仅仅在于集流体。正极活性物质为：NCM622：PVDF5130：SP：CNT＝96％：2％：1％：1％，涂布面密度为180g/cm2；负极活性物质为：人造石墨：SP：SBR：CMC＝95％：2％：1.8％：1.2％，涂布面密度为92g/cm2。采用的电芯型号也一致，为09100140软包装电池，设计容量为10Ah。对比例：采用普通的12μm厚本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种设置有微保险的集流体，包括集流体基材（5），其特征在于，所述集流体基材（5）经表面预处理后，在其表面上通过镀膜的方法镀上导电金属镀层（1），所述导电金属镀层（1）包括均匀布置在集流体基材上的微结构单元（2）和接触点（3）；相邻微结构单元（2）之间形成隔离区（4），所述接触点（3）设置在隔离区（4）上将相邻微结构单元连通。/n
【技术特征摘要】
1.一种设置有微保险的集流体，包括集流体基材（5），其特征在于，所述集流体基材（5）经表面预处理后，在其表面上通过镀膜的方法镀上导电金属镀层（1），所述导电金属镀层（1）包括均匀布置在集流体基材上的微结构单元（2）和接触点（3）；相邻微结构单元（2）之间形成隔离区（4），所述接触点（3）设置在隔离区（4）上将相邻微结构单元连通。
2.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述微结构单元（2）的形状选自圆形、椭圆形、三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形中的一种或一种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，连通相邻微结构单元之间的接触点（3）的数量有1~40个；每个微结构单元上与其他微结构单元连通的所有接触点的面积为该微结构单元总面积的1%~20%。
4.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述集流体基材（5）上每平方米面积设置有3000~40000个所述的微结构单元。
5.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述镀膜的方法为真空蒸镀镀膜、高真空卷绕镀膜、磁控溅射镀膜或等离子刻蚀镀膜；所述导电金属镀层的厚度为100~500nm；所述导电金属镀层（1）的材质与集流体基材（5）的材质相同。
6.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述集流体基材（5）的表面预处理为对其进行粗化处理，或在其表面涂覆PTC层。
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【专利技术属性】
技术研发人员：李缜，王启岁，汪涛，张江伟，王晨旭，杨中舒，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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