一种聚合物基材及其制备方法、复合集流体、电化学装置制造方法及图纸

本申请涉及一种聚合物基材及其制备方法、复合集流体，基材包括：基底层，所述基底层的材质包括第一聚合物，所述基底层包括沿厚度方向相对设置的正面和背面；覆设在所述基底层正面和背面的增强层，所述增强层的材质包括第二聚合物、导电剂和阻燃剂。本申请的基材为增强层

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物基材及其制备方法、复合集流体、电化学装置


[0001]本申请涉及电池
，具体涉及一种聚合物基材及其制备方法、复合集流体、电化学装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着对可再生能源利用的大量需求和对环境污染问题的日益关注，迫切需要发展高效便捷的大规模储能技术。二次电池具有能量密度高、输出功率大、充电效率高、环境友好等优势。因此，二次电池在能源需求增长和环境污染日益加剧的背景下获得了世界各研究机构的广泛关注。但二次电池的输出性能、安全性能及制备成本依旧是锂离子电池应用所面临的挑战。
[0003]集流体是二次电池的重要组成部分，起到承载活性物质、将电化学反应产生的电子汇集起来并导至外电路的作用，从而实现化学能转化为电能的过程。目前，集流体主要为铜箔、铝箔，而由复合集流体和表面金属镀层组成的具有“三明治”结构的复合集流体大大降低了金属铜、铝在集流体中的用量，同时提高了电池安全性能，是未来锂离子电池集流体发展的主要趋势之一。然而，目前复合集流体应用依旧存在以下问题：
[0004](1)为提高复合集流体安全性能，现有复合集流体直接在聚合物基材中掺杂阻燃剂，导致复合集流体性能下降且成本上升。
[0005](2)聚合物基材中金属用量大量减少，而聚合物基材绝缘，因此复合集流体导电性能较差，降低了锂离子电池输出性能。
[0006]因此，提供一种高安全、高性能、低成本的复合集流体用聚合物基材是目前电池用复合集流体领域制备亟待解决的问题。

技术实现思路

[0007]鉴于此，本申请提出一种聚合物基材及其制备方法、复合集流体、电化学装置，该聚合物基材能够不降低聚合物基材安全性能、力学性能、热稳定性能、化学稳定性和电导率的前提下，降低聚合物基材中阻燃剂用量，进而降低聚合物基材制备成本。
[0008]第一方面，本申请提供一种聚合物基材，所述聚合物基材用于制备复合集流体，包括：
[0009]基底层，所述基底层的材质包括第一聚合物，所述基底层包括沿厚度方向相对设置的正面和背面；
[0010]覆设在所述基底层正面和背面的增强层，所述增强层的材质包括第二聚合物、导电剂和阻燃剂，所述阻燃剂在所述增强层中的质量占比为1
[0011]wt％～60wt％。
[0012]第二方面，本申请提供一种聚合物基材的制备方法，包括以下步骤：
[0013]将第一聚合物拉伸形成基底层，所述基底层包括沿厚度方向相对设置的正面和背面；
[0014]将第二聚合物、导电剂和阻燃剂混合后分别涂覆在所述基底层的正面和背面形成增强层，得到聚合物基材。
[0015]第三方面，本申请提供一种复合集流体，包括：
[0016]第一方面所述的聚合物基材或第二方面所述的方法制备的聚合物基材；及
[0017]覆设在所述聚合物基材至少一个表面的金属层。
[0018]第四方面，本申请提供一种电化学装置，所述电化学装置包括第三方面所述的复合集流体。
[0019]相比于现有技术，本申请的技术方案至少具有以下有益效果：
[0020]本申请的聚合物基材为增强层
‑
基底层
‑
增强层的“三明治”式结构，基体层包括第一聚合物，其作为中间支撑层，能够提升聚合物基材的拉伸强度；阻燃剂仅分布在外层的增强层中，阻燃剂的存在能够降低聚合物基材发生热失控的风险，提高聚合物基材的使用安全性的同时不影响聚合物基材的机械强度；此外，增强层还分布有导电剂，能够提升聚合物基材的导电性能。本申请的聚合物基材，与现有技术中直接在聚合物基材中添加阻燃剂相比，本申请能够在不降低聚合物基材安全性能、力学性能、热稳定性能以及化学稳定性的前提下，能够降低聚合物基材中阻燃剂用量，进而降低聚合物基材制备成本，同时可以增加聚合物基材的表层电导率，提高聚合物基材应用于制备复合集流体的综合性能，进而提升复合集流体应用于二次电池等电化学装置的输出性能，对电化学装置的降本增效具有重要意义。
附图说明
[0021]图1为本申请提供的聚合物基材的结构示意图。
[0022]附图标识：
[0023]1‑
基底层；
[0024]2‑
增强层；
[0025]21
‑
第二聚合物；
[0026]22
‑
阻燃剂；
[0027]23
‑
导电剂。
具体实施方式
[0028]为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
[0029]应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
[0030]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
[0031]为了容易理解本申请，特定术语在本申请中被恰当地定义。除非本文中另外定义，本申请中使用的科学术语和技术术语具有本申请所属领域中的技术人员通常理解的含义。
[0032]现有技术中，集流体的材质一般采用高分子材料作为基材，然而，由于高分子材料易燃，其作为二次电池的集流体会增大二次电池的火灾安全隐患，因此，通常将阻燃剂(阻燃剂是一类能阻止聚合物材料引燃或抑制火焰传插的添加剂)直接加入集流体的聚合物中，能够在二次电池发生热失控时进行阻燃，可降低火灾隐患，然而，阻燃剂的添加会导致集流体材料成本增加，同时改变集流体中聚合物微观结构、影响其性能。
[0033]因此，本申请提出一种聚合物基材，具体的，聚合物基材呈增强层2
‑
基底层1
‑
增强层2的“三明治”式结构，其中，阻燃剂22仅存在外层的增强层2中，一方面能够使得聚合物基材具有较好的阻燃效果，能够提高聚合物基材的热稳定性；另一方面，可以使得聚合物基材保持聚合物良好的性能的同时降低制备成本。最后，在增强层2中设置导电剂23，能够提高聚合物基材的导电性能。
[0034]如图1所示，本申请一种聚合物基材的结构示意图，包括：
[0035]基底层1，基底层1的材质包括第一聚合物，基底层1包括沿厚度方向相对设置的正面和背面；
[0036]覆设在基底层1正面和背面的增强层2，增强层2包括第二聚合物21、导电剂23和阻燃剂22。
[0037]上述方案中，本申请的聚合物基材为增强层2
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基底层1
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增强层2的“三明治”式结构，基体层包括第一聚合物，其作为中间支撑层，能够提升聚合物基材的拉伸强度；阻燃剂22仅分布在外层的增强层2中，阻燃剂22的存在能够降低集流体发生热失控的风险，提高聚合物基材的使用安全性的同时不影响聚合物基材的机械强度；此外，增强层2中还分布有导电剂23本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合物基材，所述聚合物基材用于制备复合集流体，其特征在于，包括：基底层，所述基底层的材质包括第一聚合物，所述基底层包括沿厚度方向相对设置的正面和背面；覆设在所述基底层正面和背面的增强层，所述增强层的材质包括第二聚合物、导电剂和阻燃剂，所述阻燃剂在所述增强层中的质量占比为1wt％～60wt％。2.根据权利要求1所述的聚合物基材，其特征在于，所述第一聚合物包括聚苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氯乙烯和聚苯乙烯中的至少一种。3.根据权利要求1所述的聚合物基材，其特征在于，所述第二聚合物包括聚苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氯乙烯和聚苯乙烯中的至少一种。4.根据权利要求1所述的聚合物基材，其特征在于，所述聚合物基材包括如下特征(1)～(2)中的至少一种：(1)所述导电剂包括石墨、石墨烯、碳纳米管和炭黑中的至少一种；或所述导电剂包括铜、镍、铬、钛、铌和锡中的至少一种组成的金属或合金；(2)所述阻燃剂包括磷酸三丁酯、磷酸三酯、磷酸甲苯二苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、氯丹酸酐、二溴甲烷、三氯溴甲烷、二氯溴甲烷、八溴二苯基氧化物、五溴乙基苯、卤代环己烷及其衍生物和十溴联苯醚及其衍生物中的至少一种。5.根据权利要求1所述的聚合物基材，其特征在于，所述聚合物基材包括如下特征(1)～(5)中的至少一种：(1)所述导电剂在所述增强层的质量占比为1wt％～60wt％；(2)所述增强层的厚度为1μm～6μm；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李骁博，毕飞飞，姜天豪，胡鹏，蓝树槐，
申请(专利权)人：上海治臻新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：