一种集流体及其制备方法与应用技术

本申请公开了一种集流体及其制备方法与应用。所述集流体包括导电材料、高分子树脂和热熔性粘接剂。本申请集流体中的热熔性粘接剂的熔点较低，确保发生电池短路时产生的热量可以使热熔性粘接剂能够及时被熔化，快速熔融切断导电材料间的电子传导，起到短路保护的作用，安全性能好。安全性能好。

【技术实现步骤摘要】
一种集流体及其制备方法与应用


[0001]本申请属于电池
，具体涉及一种集流体及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]二次电池，例如锂离子电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。由于锂离子电池具有绿色、环保、可重复使用的优点，近年来在全球范围内快速发展，广泛应用于各类电子设备中，如电动车或移动通信产品。其中，集流体是电池中重要的组成部分之一，其主要功能是将电池活性物质产生的电流汇集起来以便形成较大的电流对外输出。常规的集流体包括金属箔，如铜箔、铝箔等。目前，常规的集流体由于其自身材质的限制，其密度高且安全性能较差。

技术实现思路

[0003]本申请旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种集流体，具有安全性能好的特点。
[0004]本申请还提出一种集流体的制备方法。
[0005]本申请还提出一种二次电池。
[0006]本申请还提出上述集流体及二次电池的应用。
[0007]本申请的第一方面，提出了一种集流体，所述集流体包括导电材料、高分子树脂和热熔性粘接剂。
[0008]根据本申请实施例的一种集流体，至少具有以下有益效果：本申请中集流体引入高分子树脂，减少金属的使用量，集流体密度低，可降低成本、减轻电池重量，同时使集流体柔韧性较好。将所述集流体用于制备电池，由于本申请集流体中的热熔性粘接剂的熔点较低，可确保发生电池短路时产生的热量可以使热熔性粘接剂能够及时被熔化，快速熔融切断导电材料(如金属粉末)间的电子传导，起到短路保护的作用，安全性能好。此外，热熔性粘接剂可增加集流体的粘结性，可以提升集流体与电池活性物质之间的粘结性、极耳与极耳之间的粘结。同时，由于热熔性粘接剂常温下通常为固态，因此，便于采用干法制备得到集流体，制备方法工艺简单、环保。
[0009]在本申请的一些实施方式中，所述热熔性粘接剂的熔点范围在60
‑
200℃之间。
[0010]在本申请的一些实施方式中，所述导电材料的含量占所述集流体的15
‑
95wt％；所述高分子树脂的含量占所述集流体的4％
‑
70wt％；所述热熔性粘接剂的含量占所述集流体的1
‑
15wt％。
[0011]本文中“wt％”的含义为质量百分数，如“所述导电材料的含量占所述集流体的15
‑
95wt％”是指：集流体中，导电材料的质量百分数为15
‑
95％。
[0012]其中，热熔性粘接剂比例越高，粘结性越强，相较于上述热熔性粘接剂的含量(1
‑
15wt％)，若热熔性粘接剂含量过低，则集流体粘接性能较差，且无法实现熔融保护作用，若热熔性粘接剂含量过高，则集流体导电性越差，且集流体强度发生恶化，容易发生断裂。
[0013]在本申请的一些实施方式中，所述集流体中，所述导电材料质量大于所述高分子树脂的质量。
[0014]导电材料的质量大于高分子树脂的质量，所得集流体具有更好的导电性，且具有良好柔韧性和抗拉强度。
[0015]在本申请的一些实施方式中，所述导电材料、高分子树脂和热熔性粘接剂的质量之比为(50
‑
90):(10
‑
50):(5
‑
15)。
[0016]根据本申请上述实施方式，至少具有以下有益效果：集流体导电性能好，且制备过程中集流体易成型，成本较低。
[0017]在本申请的一些实施方式中，所述导电材料、高分子树脂和热熔性粘接剂的质量之比为(65
‑
75):(15
‑
25):(5
‑
15)。
[0018]在本申请的一些实施方式中，所述高分子树脂与所述热熔性粘结剂的质量之比为(6
‑
8):1。
[0019]根据本申请上述实施方式，至少具有以下有益效果：高分子树脂与热熔性粘结剂的质量之比为(6
‑
8):1，集流体粘接较好，集流体强度较高，不易发生断裂。
[0020]在本申请的一些实施方式中，所述导电材料、高分子树脂和热熔性粘结剂的质量之比为7:2:1。
[0021]在本申请的一些实施方式中，所述高分子树脂的熔点为200℃以上。
[0022]根据本申请上述实施方式，至少具有以下有益效果：高分子树脂的熔点为200℃以上，集流体机械强度更高。
[0023]在本申请的一些实施方式中，所述高分子树脂的熔点为220
‑
360℃。
[0024]在本申请的一些实施方式中，所述集流体的厚度为1.5
‑
100μm。
[0025]根据本申请上述实施方式，至少具有以下有益效果：集流体的厚度为1.5
‑
100μm，集流体厚度越厚，机械强度越高，内阻越小。
[0026]在本申请的一些实施方式中，所述集流体的厚度为3
‑
20μm。
[0027]根据本申请上述实施方式，至少具有以下有益效果：集流体的厚度为3
‑
20μm，集流体具有较高机械强度的同时，其内阻小，且自身轻量化。
[0028]在本申请的一些实施方式中，所述集流体的厚度为12
‑
16μm。
[0029]在本申请的一些实施方式中，所述集流体包括正极集流体和负极集流体。
[0030]在本申请的一些实施方式中，所述导电材料包括金属材料、导电炭黑、纳米碳管及石墨烯中的至少一种。
[0031]在本申请的一些实施方式中，所述金属材料为金属粉末，所述金属粉末为纤维状或颗粒状。
[0032]根据本申请上述实施方式，至少具有以下有益效果：金属粉末为颗粒状，集流体成本较低；金属粉末为纤维状，纤维状金属粉末可穿插交互，从而对集流体进行增韧、增强，使集流体在充放电的情况下不易变形，同时使集流体具备更好的导电性能，
[0033]在本申请的一些实施方式中，所述金属粉末为颗粒状，所述金属粉末的平均粒径为2nm
‑
5mm。
[0034]根据本申请上述实施方式，至少具有以下有益效果：金属粉末的平均粒径为2nm
‑
5mm，相较于粒径过小的金属粉末，集流体更易加工，成本较低；相较于粒径过大的金属粉
末，集流体导电性能较好，且更加有利于厚度较薄的集流体的加工成型。
[0035]在本申请的一些实施方式中，所述金属粉末为颗粒状，所述金属粉末的平均粒径为300nm
‑
1mm。
[0036]在本申请的一些实施方式中，所述金属粉末为颗粒状，所述金属粉末的平均粒径为1
‑
500μm。
[0037]在本申请的一些实施方式中，所述金属粉末为纤维状。
[0038]根据本申请上述实施方式，至少具有以下有益效果：相比颗粒状金属粉末，采用纤维状金属粉末制备集流体，可以使纤维之间形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集流体，其特征在于，所述集流体包括导电材料、高分子树脂和热熔性粘接剂。2.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述热熔性粘接剂的熔点范围在60
‑
200℃之间。3.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述导电材料的含量占所述集流体的15
‑
95wt％；所述高分子树脂的含量占所述集流体的4％
‑
70wt％；所述热熔性粘接剂的含量占所述集流体的1
‑
15wt％。4.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述集流体的厚度为1.5
‑
100μm；优选地，所述集流体的厚度为3
‑
20μm。5.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述导电材料包括金属材料、导电炭黑、纳米碳管及石墨烯中的至少一种；优选地，所述金属材料为金属粉末，所述金属粉末为纤维状或颗粒状；更优选地，所述金属粉末为纤维状，所述金属粉末的平均纤维长度为2nm
‑
5mm，平均直径为2nm
‑
1mm。6.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述高分子树脂包括聚四氟乙烯、聚丙烯腈及聚乙烯醇中的至少一种；所述热熔性粘接剂包括聚环氧乙烷、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚醚砜、乙烯
‑
乙酸乙烯共聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫玉迪，康开鑫，张帆，罗京，刘超，吴志亮，贺梦江，张耀，
申请(专利权)人：欣旺达惠州动力新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：