一种锂离子电池集流体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池集流体及其制备方法，涉及锂离子电池领域，包括金属箔、第一材料层、第二材料层、第三材料层、第四材料层、第五材料层和第六材料层，所述第一材料层覆盖在所述金属箔的上表面，所述第二材料层覆盖在所述金属箔的下表面，所述第三材料层覆盖在所述第一材料层的上表面，所述第四材料层覆盖在所述第二材料层的下表面，所述第五材料层覆盖在所述第三材料层的上表面，所述第六材料层覆盖在所述第四材料层的下表面。本发明专利技术提出的所述锂离子电池集流体具有接触电阻低、结合强度高的特点，有效提高了锂离子电池的循环性能，同时可对锂离子电池进行主动热管理，有效提高了锂离子电池的安全性能。

A kind of collector for lithium ion battery and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池集流体及其制备方法
本专利技术涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池集流体及其制备方法。
技术介绍
自从1990年Sony将锂离子电池商品化以来，锂离子电池得到快速发展，其能量密度、循环寿命、安全性能有了显著提高，市场规模日益增加，预计2020年全球锂离子电池市场规模将会超过2000亿Wh，年均复合增长率接近25％。随着市场对锂离子电池性能的要求越来越高，锂离子电池的能量密度、循环寿命和安全问题一直是人们努力提升的技术方向。在电动汽车领域，锂离子电池的能量密度影响到汽车的续航里程，锂离子电池的循环寿命影响到汽车的使用寿命和后续维护，锂离子电池的安全性能成为了高能量密度电池大规模应用于电动汽车的主要障碍。为了提升锂离子电池的能量密度，人们开发了镍钴锰酸锂三元正极材料，但是这类材料的安全性能欠佳；为了提升电池的安全性能，目前已有很多方法包括外置式热敏电阻、电解液稳定剂和防过充添加剂等，但是，这些方法效果有限；为了提升锂离子电池的循环寿命，涂炭铝箔成为近年来的研究热点，但是涂炭铝箔功能单一，对锂离子电池的安全性能无实质性的帮助。近年来出现将具有电阻正温度效应的材料层复合在锂离子电池正负极集流体上的技术，用来改善锂离子电池的安全性能，但是这一技术存在的缺陷是具有电阻正温度效应的材料层与正负极集流体以及锂离子电池正负极材料之间的结合力不佳，进而影响了锂离子电池的电性能。因此，本领域的技术人员致力于开发一种锂离子电池集流体及其制备方法，以克服采用现有技术的锂离子电池存在能量密度、安全性能和循环寿命不能兼顾的缺点。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是如何使锂离子电池在兼顾高能量密度的条件下，延长循环寿命及提高安全性能。为实现上述目的，本专利技术提供了一种锂离子电池集流体，其特征在于，包括金属箔、第一材料层、第二材料层、第三材料层、第四材料层、第五材料层和第六材料层；所述第一材料层覆盖在所述金属箔的上表面，所述第二材料层覆盖在所述金属箔的下表面，所述第三材料层覆盖在所述第一材料层的上表面，所述第四材料层覆盖在所述第二材料层的下表面，所述第五材料层覆盖在所述第三材料层的上表面，所述第六材料层覆盖在所述第四材料层的下表面；所述第三材料层和所述第四材料层具有电阻正温度效应；所述第一材料层、所述第二材料层、所述第五材料层和所述第六材料层为导电材料层；所述第一材料层和/或所述第二材料层包含第一导电填料，所述第五材料层和/或所述第六材料层包含第二导电填料，所述第三材料层和/或所述第四材料层包含聚合物基材和第三导电填料。进一步地，所述金属箔为铝箔或铜箔。进一步地，所述锂离子电池集流体的厚度为3μm～43μm，所述金属箔的厚度为3μm～25μm，所述第一材料层和/或所述第二材料层的厚度为0.1μm～2μm，所述第三材料层和/或所述第四材料层的厚度为0.1μm～5μm，所述第五材料层和/或所述第六材料层的厚度为0.1μm～2μm。进一步地，包含有所述聚合物基材和所述第三导电填料的所述第三材料层和所述第四材料层中，所述聚合物基材的体积百分比为55％～99％，所述第三导电填料的体积百分比为1％～45％。进一步地，所述聚合物基材为聚酰胺、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚乙烯、聚氟乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、环氧树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、丁二烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚甲醛、丁苯橡胶、酚醛树脂、聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或几种。进一步地，所述第一导电填料、所述第二导电填料和所述第三导电填料为碳黑、碳纤维、碳纳米管、石墨、石墨烯、金属材料、复合导电填料或导电陶瓷粉末中的一种或几种。进一步地，所述金属材料为镍、铜、钴、钨、锡、铝、铅、铁、银、金、铂或其合金中的一种或几种。进一步地，所述复合导电填料为碳黑、石墨、石墨烯包覆的金属粉末或导电陶瓷粉末中的一种或几种。进一步地，所述导电陶瓷粉末为金属氮化物、金属碳化物、金属硼化物、金属硅化物或MAX相陶瓷材料中的一种或几种。进一步地，所述金属碳化物为碳化钽、碳化钒、碳化锆、碳化钛、碳化铌、碳化二钼、碳化铪、碳化钨、碳化二钨或二碳化三铬中的一种或几种。进一步地，所述金属氮化物为氮化钽、氮化钒、氮化锆、氮化钛、氮化铌或氮化铪中的一种或几种。进一步地，所述金属硅化物为二硅化钽、三硅化五钽、硅化三钒、二硅化钒、二硅化锆、二硅化钛、三硅化五钛、二硅化铌、二硅化钼、二硅化铪、二硅化钨、硅化三铬或二硅化铬中的一种或几种。进一步地，所述MAX相陶瓷材料为Ti2PbC、V2GeC、Cr2SiC、Cr2GeC、V2PC、V2AsC、Ti2SC、Zr2InC、Zr2TlC、Nb2AlC、Nb2GaC、Nb2InC、Sc2InC、Ti2AlC、Ti2GaC、Ti2TlC、V2AlC、V2GaC、Cr2GaC、Ti2AlN、Ti2GaN、Ti2InN、V2GaN、Cr2GaN、Ti2GeC、Ti2SnC、Nb2SC、Hf2SC、Hf2InC、Hf2TlC、Ta2AlC、Ta2GaC、Hf2SnC、Hf2PbC、Hf2SnN、Ti3AlC2、Ti4GeC3、V3AlC2、Mo2GaC、Zr2InN、Zr2TlN、Zr2SnC、Zr2PbC、Nb2SnC、Nb2PC、Nb2AsC、Zr2SC、Ti2InC、Ta3AlC2、Ti3SiC2、Ti3GeC2、Ti3SnC2、Ti4AlN3、V4AlC3、Ti4GaC3、Nb4AlN3、Ta4AlC3或Ti4SiC3中的一种或几种。进一步地，所述金属硼化物为硼化钽、二硼化钽、硼化钒、二硼化钒、二硼化锆、二硼化钛、硼化铌、二硼化铌、硼化二钼、五硼化二钼、二硼化铪、硼化二钨、硼化钨、硼化二铬、硼化铬、二硼化铬或三硼化五铬中的一种或几种。本专利技术还提出一种锂离子电池集流体的制备方法，其特征在于，采用旋涂、热压合、静电喷涂、等离子体喷涂、狭缝式涂布、网纹涂布、凹版印刷、微凹涂布、逗号刮刀涂布、丝网印刷、化学气相沉积、等离子体气相沉积、真空镀、真空溅射、离子镀、电镀或热喷涂中的一种或几种方法，依次将所述第一材料层覆盖在所述金属箔的上表面，所述第二材料层覆盖在所述金属箔的下表面，所述第三材料层覆盖在所述第一材料层的上表面，所述第四材料层覆盖在所述第二材料层的下表面，所述第五材料层覆盖在所述第三材料层的上表面，所述第六材料层覆盖在所述第四材料层的下表面。本专利技术还提出一种锂离子电池，其特征在于，包括本专利技术所提出的锂离子电池集流体。本专利技术提出的一种锂离子电池集流体及其制备方法至少具备以下几点技术效果：(1)提高了具有电阻正温度效应的材料层与正负极集流体以及锂离子电池正负极材料之间的结合力，降低了接触电阻，提高了结合强度，从而提高了锂离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池集流体，其特征在于，包括金属箔、第一材料层、第二材料层、第三材料层、第四材料层、第五材料层和第六材料层；/n所述第一材料层覆盖在所述金属箔的上表面，所述第二材料层覆盖在所述金属箔的下表面，所述第三材料层覆盖在所述第一材料层的上表面，所述第四材料层覆盖在所述第二材料层的下表面，所述第五材料层覆盖在所述第三材料层的上表面，所述第六材料层覆盖在所述第四材料层的下表面；/n所述第三材料层和所述第四材料层具有电阻正温度效应；/n所述第一材料层、所述第二材料层、所述第五材料层和所述第六材料层为导电材料层；/n所述第一材料层和/或所述第二材料层包含第一导电填料，所述第五材料层和/或所述第六材料层包含第二导电填料，所述第三材料层和/或所述第四材料层包含聚合物基材和第三导电填料。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池集流体，其特征在于，包括金属箔、第一材料层、第二材料层、第三材料层、第四材料层、第五材料层和第六材料层；
所述第一材料层覆盖在所述金属箔的上表面，所述第二材料层覆盖在所述金属箔的下表面，所述第三材料层覆盖在所述第一材料层的上表面，所述第四材料层覆盖在所述第二材料层的下表面，所述第五材料层覆盖在所述第三材料层的上表面，所述第六材料层覆盖在所述第四材料层的下表面；
所述第三材料层和所述第四材料层具有电阻正温度效应；
所述第一材料层、所述第二材料层、所述第五材料层和所述第六材料层为导电材料层；
所述第一材料层和/或所述第二材料层包含第一导电填料，所述第五材料层和/或所述第六材料层包含第二导电填料，所述第三材料层和/或所述第四材料层包含聚合物基材和第三导电填料。


2.如权利要求1所述的锂离子电池集流体，其特征在于，所述金属箔为铝箔或铜箔。


3.如权利要求1所述的锂离子电池集流体，其特征在于，所述锂离子电池集流体的厚度为3μm～43μm，所述金属箔的厚度为3μm～25μm，所述第一材料层和/或所述第二材料层的厚度为0.1μm～2μm，所述第三材料层和/或所述第四材料层的厚度为0.1μm～5μm，所述第五材料层和/或所述第六材料层的厚度为0.1μm～2μm。


4.如权利要求1所述的锂离子电池集流体，其特征在于，包含有所述聚合物基材和所述第三导电填料的所述第三材料层和所述第四材料层中，所述聚合物基材的体积百分比为55％～99％，所述第三导电填料的体积百分比为1％～45％。


5.如权利要求1所述的锂离子电池集流体，其特征在于，所述聚合物基材为聚酰胺、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：来旭春，吴梁，
申请(专利权)人：上海其鸿新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31