一种铜铝一体化集流体电极、叠片电池及制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种铜铝一体化集流体电极、叠片电池及制备工艺，集流体电极包括：铜铝集流体、正极材料和负极材料，所述铜铝集流体包括粘结的铜箔和铝箔，所述铜箔一面涂覆负极材料，所述铝箔一面涂覆正极材料；所述正极材料包括单晶的镍钴锰酸锂LiNi

【技术实现步骤摘要】
一种铜铝一体化集流体电极、叠片电池及制备工艺
本专利技术属于电池领域，尤其涉及一种铜铝一体化集流体电极、叠片电池及制备工艺。
技术介绍
由于电动汽车的迅猛发展，消费者对电动汽车的安全性、续航里程也提出了更高的要求。因此，为适应发展，动力电池需满足高体积能量密度和高安全的特点。目前电动汽车采用的动力锂离子电池是从手机电池或其它小型设备电池中继承发展过来的，它们一般由单体电池经装配形成电池组，再由多个电池组形成电池系统。这种电池存在以下缺陷：利用卷绕工艺的单体电池由于电极有曲率，易造成电流分布不均匀，且散热性差，易引发热失控。另外，采用正负极分离的叠片电池增加了工艺的复杂性，也会使得电池的体积能量密度降低。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种铜铝一体化集流体电极、一种铜铝一体化集流体叠片电池以及用于制备上述铜铝一体化集流体电极、叠片电池的一种铜铝一体化集流体叠片电池的制备工艺，叠片电池电流分布均匀，散热性好，提升了电池的体积能量密度和质量能量密度。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种铜铝一体化集流体电极，包括：铜铝集流体、正极材料和负极材料，所述铜铝集流体包括粘结的铜箔和铝箔，所述铜箔一面涂覆负极材料，所述铝箔一面涂覆正极材料；所述正极材料包括单晶的镍钴锰酸锂LiNi1-x-yCoxMnyO2材料，所述负极材料包括石墨或硅碳负极材料。优选地，所述镍钴锰酸锂LiNi1-x-yCoxMnyO2材料的平均粒径为5μm。优选地，所述正极材料还包括聚偏氟乙烯3wt％～4wt％，导电炭黑1.5wt％～2.5wt％。优选地，所述负极材料还包括导电炭黑2.5wt％～5wt％，羧甲基纤维素1.0wt％～2.0wt％，丁苯橡胶2.0wt％～3.0wt％。优选地，所述铜箔和铝箔的厚度分别为3μm和3μm，或者4μm和2μm，所述铜铝集流体的横截面的长宽为10cm×6cm、20cm×40cm或30cm×50cm。优选地，所述正极材料厚度为80μm，所述负极材料厚度为127μm。一种铜铝一体化集流体叠片电池，包括上述的铜铝一体化集流体电极，还包括隔膜和电解液，所述集流体电极进行叠片串联成电堆，所述集流体电极与集流体电极之间设有所述隔膜和电解液。优选地，所述电解液包括电解质和溶剂，所述电解质为六氟磷酸锂，浓度为0.9mol/L，所述溶剂包括碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯，其重量比为1：1.5。优选地，所述隔膜为聚丙烯单层微孔膜。一种铜铝一体化集流体叠片电池的制备工艺，包括以下步骤：制备铜铝集流体，在铜箔和铝箔表面涂布粘合剂，辊压形成铜铝集流体，或直接将铜箔和铝箔热压复合制成铜铝集流体，又或者使用电镀的方法在铝箔表面镀铜箔或在铜箔表面镀铝箔；在铜箔一面涂覆负极材料，在铝箔一面涂覆正极材料，制成集流体电极；将集流体电极剪裁后叠加串联组合形成电堆，集流体电极与集流体电极之间设置隔膜，并封装电堆；向封装好的电堆中注入电解液，使得电解液充斥于集流体电极与集流体电极之间；包裹外壳形成铜铝一体化集流体叠片电池。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术所述的一种铜铝一体化集流体电极具备较高的质量能量密度，铜铝一体化集流体电极使得集流体的质量显著减小的情况下，也能拥有一定强度，其极限为铜铝的厚度各为2μm，集流体质量的减小，可使电池质量减轻，提高电池的质量能量密度，可将质量能量密度提升10％，使系统能量密度达到220Wh/kg。2、本专利技术所述的一种铜铝一体化集流体电极具备较高的体积能量密度，体积能量密度的定义是单位体积的电池所储存的电能。体积能量密度提升主要由于三个方面：一是集流体的体积减小使得电池体积减小，体积能量密度得到提高；二是集流体集成一体化后可有效增强集流体之间的接触减少无效空隙；三是单晶正极材料的使用，单晶正极材料的密度比多晶材料的密度大，因此单位体积内将容纳更多质量的单晶材料。3、本专利技术所述的一种铜铝一体化集流体叠片电池具备较好的安全性，安全性能的提升可归功于三个方面：一是叠片电池的厚度一般仅为2-3cm，长宽为10cm和6cm，可有效的减小热扩散的距离和增大热交换面积，减小热失控的风险；二是叠加的电池片平行排列，避免了由于电极弯曲而造成应力不均，从而使电流密度分布均匀，可有效降低电池短路的风险；三是由于铜铝集流体一体化集成后，电池内部电阻降低，焦耳热降低，降低热失控的风险。4、本专利技术所述的一种铜铝一体化集流体叠片电池具备较高的功率性能，叠片电池电流密度的均匀分布和电池内部欧姆电阻降低使得功率性能提高。5、本专利技术所述的一种铜铝一体化集流体叠片电池的制备工艺避免了正负极分离的叠片电池导致工艺的复杂性，平行叠加的电极片使制造工艺得到了简化。附图说明图1是本专利技术所述的铜铝集流体结构示意图。图2是图1的正视图。图3是图1的俯视图。图4是本专利技术所述的一种铜铝一体化集流体电极结构示意图。图5是图4的正视图。图6是本专利技术所述的一种铜铝一体化集流体叠片电池结构示意图。其中，1、铜铝集流体，11、铜箔，12、铝箔；2、正极材料；3、负极材料；4、集流体电极；5、隔膜和电解液。具体实施方式为了更好的理解本专利技术，下面结合附图和实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术不仅仅局限于下面的实施例。实施例一如图1至图5所示，一种铜铝一体化集流体电极，包括：铜铝集流体1、正极材料2和负极材料3。铜铝集流体1包括粘结的铜箔11和铝箔12，铜箔11一面涂覆负极材料3，铝箔12一面涂覆正极材料2。铜箔11和铝箔12的厚度分别为3μm和3μm，或者4μm和2μm，铜铝集流体1的横截面的长宽为10cm×6cm、20cm×40cm或30cm×50cm。在本实施例中，铜箔11和铝箔12的厚度分别为3μm和3μm，正极材料2厚度为80μm，负极材料3厚度为127μm。正极材料2包括聚偏氟乙烯3wt％～4wt％，导电炭黑1.5wt％～2.5wt％，其余为单晶的镍钴锰酸锂LiNi1-x-yCoxMnyO2材料。镍钴锰酸锂LiNi1-x-yCoxMnyO2材料的平均粒径为5μm。负极材料3包括导电炭黑2.5wt％～5wt％，羧甲基纤维素1.0wt％～2.0wt％，丁苯橡胶2.0wt％～3.0wt％，其余为石墨或硅碳负极材料3。实施例二如图6所示，一种铜铝一体化集流体叠片电池，包括实施例一所述的铜铝一体化集流体电极，还包括隔膜和电解液5，集流体电极4进行叠片串联成电堆，集流体电极4与集流体电极4之间设有隔膜和电解液5。电解液包括电解质和溶剂，电解质为六氟磷酸锂，浓度为0.9mol/L，溶剂包括碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯，其重量比为1：1.5。隔膜为聚丙烯单层微孔膜。实施例三一种铜铝一体化集流体叠片电池的制备工艺，用于制备实施例二所述的一种铜铝一体化集本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜铝一体化集流体电极，其特征在于，包括：铜铝集流体、正极材料和负极材料，所述铜铝集流体包括粘结的铜箔和铝箔，所述铜箔一面涂覆负极材料，所述铝箔一面涂覆正极材料；所述正极材料包括单晶的镍钴锰酸锂LiNi

【技术特征摘要】
1.一种铜铝一体化集流体电极，其特征在于，包括：铜铝集流体、正极材料和负极材料，所述铜铝集流体包括粘结的铜箔和铝箔，所述铜箔一面涂覆负极材料，所述铝箔一面涂覆正极材料；所述正极材料包括单晶的镍钴锰酸锂LiNi1-x-yCoxMnyO2材料，所述负极材料包括石墨或硅碳负极材料。


2.根据权利要求1所述的一种铜铝一体化集流体电极，其特征在于，所述镍钴锰酸锂LiNi1-x-yCoxMnyO2材料的平均粒径为5μm。


3.根据权利要求1所述的一种铜铝一体化集流体电极，其特征在于，所述正极材料还包括聚偏氟乙烯3wt％～4wt％，导电炭黑1.5wt％～2.5wt％。


4.根据权利要求1所述的一种铜铝一体化集流体电极，其特征在于，所述负极材料还包括导电炭黑2.5wt％～5wt％，羧甲基纤维素1.0wt％～2.0wt％，丁苯橡胶2.0wt％～3.0wt％。


5.根据权利要求1所述的一种铜铝一体化集流体电极，其特征在于，所述铜箔和铝箔的厚度分别为3μm和3μm，或者4μm和2μm，所述铜铝集流体的横截面的长宽为10cm×6cm、20cm×40cm或30cm×50cm。


6.根据权利要求1所述的一种铜铝一体化集流体电极，其特征在于，所述正极材料厚度为80μm...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜继成，
申请(专利权)人：姜继成，
类型：发明
国别省市：湖北;42