一种集流体、锂离子电池及其制备方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池相关技术领域，其公开了一种集流体、锂离子电池及其制备方法，所述集流体包括基材层、增强层及金属层，所述基材层相背的两个表面上分别设置有所述增强层，所述增强层远离所述基材层的表面上设置有所述金属层，所述增强层采用的材料为包括有机与无机填料的复配型乳液。由此高分子基材层能有效的对商用铜箔或铝箔进行减薄从而提高电池的能量密度，复合型增强层的使用能保证集流体在实际生产或使用中能抵抗电解液的侵蚀，保证结构的完整性。结构的完整性。结构的完整性。

【技术实现步骤摘要】
一种集流体、锂离子电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池相关
，更具体地，涉及一种集流体、锂离子电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]金属箔材(铜箔和铝箔)作为电极集流体已广泛应用于目前商业化的锂离子电池，而金属箔材较高的密度严重影响了电池的能量密度；同时，正负集流体接触引发的内短路也大大降低了电池的安全性。因此，研究者们对集流体的改善进行了大量的研究，如专利CN 110600745A公布了一种基于聚酰亚胺薄膜制备的镀铜复合集流体，该集流体表现出了较好的循环性能和倍率性能，同时聚酰亚胺的电绝缘特性使得电池的热失控也得到了一定程度的改善。但是金属镀层与聚酰亚胺基材之间界面粘结不良，导致两者之间的相互作用较弱，难以抵抗电池极片辊压过程中的形变。此外，专利CN 111900413A采用高分子交联剂作为中间涂层来改善金属镀层与基材层之间的结合力，但是此类粘结剂难以抵抗电解液的侵蚀，因此无法应用到锂离子电池里面。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种集流体、锂离子电池及其制备方法，所述集流体包括柔性高分子基材层、增强层以及金属镀层，所述高分子基材层经等离子体处理后活化，所述增强层设置在所述高分子基材层的上下表面，所述增强层中含有一定的无机填料，所述金属镀层在所述增强层的表面，由此金属镀层能较强的粘附在高分子基材层的表面，从而保证在辊压过程中金属镀层与高分子基材层的稳定性；高分子基材层有效的对商用铜箔或铝箔进行减薄从而提高电池的能量密度。/>[0004]本专利技术提供了一种集流体，所述集流体包括基材层、增强层及金属层，所述基材层相背的两个表面上分别设置有所述增强层，所述增强层远离所述基材层的表面上设置有所述金属层。
[0005]进一步地，所述基材层为高分子薄膜基材，采用的材料为聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、丙烯腈
‑
苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、纤维素基膜中的一种或两种以上的混合。
[0006]优选地，所述基材层的材料为聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
[0007]进一步地，所述增强层采用的材料为锂电池专用粘结剂与无机填料的复配乳液。专用粘接剂包括丙烯腈多元共聚物(LA133)、羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯橡胶(SBR)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯酸(PAA)中的一种或两种以上。
[0008]进一步地，所述增强层中乳液固含量在1
‑
50％；所述增强层的厚度大于0且小于等于2000nm。所述金属层的厚度为500
‑
2000nm。
[0009]进一步地，所述无机填料为氧化铝、氧化硅、氧化锌、氧化钛、石墨、碳纳米管、聚磷酸铵中的一种或两种以上。
[0010]进一步地，所述无机填料的含量为所述乳液固含量的1
‑
100％。
[0011]本专利技术还提供一种如上所述的集流体的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0012](1)对基材层表面进行清洗，再将其进行干燥；
[0013](2)对基材层进行等离子体处理，以使得所述基材层的上下表面得到活化；
[0014](3)采用底涂的方式在所述基材层相背的两个表面上制备增强层；
[0015](4)采用真空蒸镀或者磁控溅射的方式在所述增强层的表面制备金属层，以得到所述集流体。
[0016]本专利技术还提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括如上所述的集流体。
[0017]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术主要具有以下有益效果：
[0018]1.在所述基材层相背的两个表面上分别设置有所述增强层，所述增强层远离所述基材层的表面上设置有所述金属层，得到的集流体厚度远小于商用铜箔或铝箔，提高了电池的能量密度。
[0019]2.薄膜基材层表面在经过等离子体处理后，使表面得到活化，薄膜层与增强层之间的粘结力得到增强。
[0020]3.具有物理和化学双重作用的粘接剂能加强金属镀层与高分子基材层的稳定性，保证在辊压过程中极片的完整性。
[0021]4.增强层中无机填料的引入能改善涂覆粘接剂后膜材的发粘程度，从而保证镀铝过程中金属镀层的均匀性。
附图说明
[0022]图1是本专利技术提供的集流体的结构示意图。
[0023]图2是本专利技术提供的集流体组装电池的电化学性能。
[0024]图3是本专利技术提供的聚氨酯涂层制备的集流体耐电解液实验图。
[0025]图4是本专利技术提供的复合涂层制备的集流体耐电解液实验图。
[0026]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1
‑
基材层，2
‑
增强层，3
‑
金属层。
具体实施方式
[0027]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0028]实施例
[0029]请参阅图1，本专利技术提供的集流体包括基材层1、增强层2及金属层3，所述基材层1相背的两个表面上分别设置有所述增强层2，所述增强层2远离所述基材层1的表面上设置有所述金属层3。
[0030]其中，所述基材层1为高分子薄膜基材，其材料为聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚四氟乙烯、丙烯腈
‑
苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚萘二甲酸乙二
醇酯、纤维素基膜中的一种或两种以上的混合，优选为聚丙烯腈或聚对苯二甲酸乙二醇。
[0031]增强层2采用的材料为丙烯腈多元共聚物乳液和无机填料的复合乳液。增强层2能够加强金属层3与基材层1之间的稳定性。增强层2的材料为商业化锂电池专用粘结剂与无机填料的复配乳液。专用粘接剂包括丙烯腈多元共聚物(LA133)、羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯橡胶(SBR)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯酸(PAA)中的一种或多种。增强层2乳液固含量在1
‑
50％；增强层2的厚度大于0且小于等于2000nm；无机填料含量为丁苯橡胶含量的1
‑
100％；无机填料为氧化铝、氧化硅、氧化锌、氧化钛、石墨、碳纳米管中的一种或两种以上。
[0032]所述金属层3的材料为金属铝或者金属铜，所述金属层的厚度为500
‑
2000nm。
[0033]本专利技术还提供了一种如上所述的集流体的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0034](1)采用制备基材层。具体地，首先用去离子水、乙醇等对商业化高分子膜表面进行清洗，再将其进行干燥待用。
[0035](2)将所述基材层进行等离子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集流体，其特征在于：所述集流体包括基材层、增强层及金属层，所述基材层相背的两个表面上分别设置有所述增强层，所述增强层远离所述基材层的表面上设置有所述金属层。2.如权利要求1所述的集流体，其特征在于：所述基材层为高分子薄膜基材，其材料为聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚四氟乙烯、丙烯腈
‑
苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、纤维素基膜中的一种或两种以上的混合。3.如权利要求2所述的集流体，其特征在于：所述基材层的材料为聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。4.如权利要求1所述的集流体，其特征在于：所述增强层的材料为锂电池专用粘结剂与无机填料的复配乳液。5.如权利要求1所述的集流体，其特征在于：所述锂电池专用粘结剂包括丙烯腈多元共聚物(LA133)、羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯橡胶(SBR)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯酸(PAA)中的一种或多种。6.如权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：伽龙，黄云辉，刘志康，汪茹，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：