一种复合集流隔离层的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种复合集流隔离层的制备方法。在该制备方法中，将多孔电极集流体置于多条不锈钢丝上面，利用加热加压处理在多孔电极集流体上形成拱形部，拱形部的截面为一面凹进并且一面凸起的拱形。将多孔电极集流体与隔膜复合为一体，在多孔电极集流体的拱形部的凹进部分与隔膜之间形成用于电解液的流动通道，有利于电解液经由流动通道快速进入电极片内部，流动通道内的电解液经由多孔电极集流体的通孔注入电极材料层，从而可以快速浸润电极片内的电极材料层。在复合集流隔离层中，多孔电极集流体边缘的毛刺被压平并且隔膜的边缘对多孔电极集流体进行包边复合处理，可以有效防止多孔电极集流体边缘的毛刺接触导致的电池短路。短路。短路。

【技术实现步骤摘要】
一种复合集流隔离层的制备方法


[0001]本专利技术涉及锂浆料电池领域，具体地涉及一种复合集流隔离层的制备方法。

技术介绍

[0002]锂浆料电池是一种新型的锂电池。锂浆料电池具有三维多孔的电芯结构，且电极材料层中含有一定比例非粘接固定的导电颗粒，可以在电解液中形成动态的导电网络，避免传统锂离子电池电极材料脱落或松动造成的电池容量下降和循环寿命衰减等问题。大容量锂浆料电池具有注排液的功能，其电极厚度是传统锂离子电池的5～10倍，因此如在注排液的时候提供更多的通道供电解液进入会大大提高注排液的效率，有利于电极内部液体的浸润；而且由于采用厚电极结构，在电芯内部提供更多的散热排气通道可以防止气泡等残留在电极片表面上影响电池正常的充放电反应。

技术实现思路

[0003]针对以上存在的问题，本专利技术提供一种复合集流隔离层的制备方法。在该制备方法中，将多孔电极集流体置于多条不锈钢丝上面，利用加热加压处理在多孔电极集流体上形成拱形部，拱形部的截面为一面凹进并且一面凸起的拱形。将多孔电极集流体与隔膜复合为一体，在多孔电极集流体的拱形部的凹进部分与隔膜之间形成用于电解液的流动通道，有利于电解液经由流动通道快速进入电极片内部，流动通道内的电解液经由多孔电极集流体的通孔注入电极材料层，从而可以快速浸润电极片内的电极材料层。在复合集流隔离层中，多孔电极集流体边缘的毛刺被压平并且隔膜的边缘对多孔电极集流体进行包边复合处理，可以有效防止多孔电极集流体边缘的毛刺接触导致的电池短路。
[0004]本专利技术提供的技术方案如下：
[0005]根据本专利技术提供一种复合集流隔离层的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
[0006](a)在多孔电极集流体的下方铺设多条不锈钢丝，至少部分不锈钢丝的端部延伸超出多孔电极集流体的边缘；
[0007](b)采用压力机对多孔电极集流体进行加热加压处理，多孔电极集流体在与不锈钢丝接触的部位弯曲变形，从而在多孔电极集流体上形成一面凹进并且一面凸起的拱形部；
[0008](c)在多孔电极集流体的拱形部的凹进的一面上，多孔电极集流体的平面部分与隔膜复合，多孔电极集流体的拱形部的凹进部分与隔膜之间形成流动通道，同时隔膜的边缘对多孔电极集流体进行包边复合处理。
[0009]多孔电极集流体可以为多孔正极集流体，多孔正极集流体可以为具有通孔结构的厚度为1μm～2000μm的电子导电层，多孔正极集流体的孔径可以为0.01μm～2000μm，通孔孔隙率可以为10％～90％。多孔正极集流体可以为导电金属层，导电金属层可以为金属网或金属丝编织网；或者，导电金属层可以为具有通孔结构的泡沫金属网；或者，导电金属层可以为多孔金属板或多孔金属箔。导电金属层的材料优选为铝。
[0010]多孔电极集流体可以为多孔负极集流体，多孔负极集流体可以为具有通孔结构的厚度为1μm～2000μm的电子导电层，多孔负极集流体的孔径可以为0.01μm～2000μm，通孔孔隙率可以为10％～90％。多孔负极集流体可以为导电金属层，导电金属层可以为金属网或金属丝编织网；或者，导电金属层可以为具有通孔结构的泡沫金属网；或者，导电金属层可以为多孔金属板或多孔金属箔。导电金属层的材料优选为铜。
[0011]隔膜的材料可以为电子不导电的多孔聚合物材料；或者，隔膜的材料可以为电子不导电的无机非金属材料与有机聚合物复合的多孔材料；或者，隔膜的材料可以为电子不导电的聚合物基体、液体有机增塑剂和锂盐三部分复合构成的凝胶聚合物电解质复合材料；或者，隔膜的材料可以为在电子不导电的多孔聚合物材料的孔隙内或在无机非金属材料与有机聚合物复合的多孔材料的孔隙内浸渍有离子导电的电解液或聚合物胶体材料，等等。
[0012]不锈钢丝可以直接置于多孔电极集流体的下方。或者，不锈钢丝可先铺设在用于固定不锈钢丝的模具中，然后再将多孔电极集流体置于不锈钢丝的上方。用于固定不锈钢丝的模具例如可以为刻有沟槽的块状模具，不锈钢丝可稳定地置于沟槽中。多条不锈钢丝的布置方式可以为平行方式、交叉方式、辐射方式等。优选地，多条不锈钢丝交叉铺设，从而在多孔电极集流体上形成相互交叉连通的通道，这样可以更加有利于电解液快速流向电极材料层的整个平面。另外，还可以设置不同直径的不锈钢丝，例如，设置具有较粗直径的总流道以及具有较细直径的分支流道，或者，沿着极片的长度方向设置具有较粗直径的大流量的流道。此外，不锈钢丝的形状可以为波浪形、Z字型、螺旋形等。可以根据需要灵活设置不锈钢丝的布置方式，根据极片尺寸增减不锈钢丝的数量，从而方便灵活地在电芯内形成可供电解液流通的流动通道。多条不锈钢丝中的至少部分不锈钢丝的端部从多孔电极集流体的边缘伸出，从而在将多个电极片堆叠成电芯之后，在多孔电极集流体的边缘形成用于电解液进入电芯内部的拱形开口。
[0013]由于不锈钢材料的硬度高于铝或铜的硬度，因此当利用压力机将不锈钢丝与多孔铝网(多孔正极集流体)或与多孔铜网(多孔负极集流体)进行冲压时，会在多孔铝网和多孔铜网上形成诸如半圆形的拱形部分。不锈钢丝的直径可以为0.5～5mm，通过控制不锈钢丝的直径可以控制拱形部的尺寸。加热温度可以为50～200℃，加压压力可以为2～20MPa。通过控制加热温度，可以有利于多孔电极集流体的变形，并且可以在加压的同时实现加热复合隔膜的过程。
[0014]多孔电极集流体的平面部分与隔膜复合的方式包括粘接或平面热压复合等，在平面热压复合的情况下，多孔集流体的通道挤压成型与隔膜热压复合可以同时完成，也就是说，步骤(b)与步骤(c)中除包边以外的部分可以同时一步完成。具体地讲，在多孔电极集流体的拱形部凹进的一面上，多孔电极集流体的未形成拱形部的部分与隔膜连接到一起，而多孔电极集流体的形成拱形部的部分不与隔膜连接到一起，在多孔电极集流体的拱形部的凹进部分与隔膜之间形成中空的流动通道，流动通道的截面形状例如可以为半圆形。通过将隔膜与多孔集流体拱形部的边缘平面部分复合固定，可以更好地保持多孔集流体的拱形部形状。
[0015]在多孔电极集流体的剪裁成形过程中，其边缘经常会出现垂直集流体平面的毛刺。当毛刺与隔膜直接接触时，容易刺破隔膜后与另一边的电极材料或者集流体接触，进而
引发电池内部短路。在本专利技术中，当利用压力机在多孔电极集流体上压制流动通道时，同时可以将垂直于集流体平面的毛刺压平，另外，隔膜的尺寸稍大于多孔电极集流体的尺寸，使得隔膜的边缘延伸超出多孔电极集流体的边缘，将隔膜的边缘固定包覆于多孔电极集流体的边缘。这种压平并固定包覆(即，包边复合处理)的方式降低了毛刺刺破隔膜的风险，特别是采用胶粘方式固定包覆时，更是大大提高了电池的安全性。
[0016]利用本专利技术的制备方法可以制备正极复合集流隔离层和负极复合集流隔离层。在正极复合集流隔离层中，多孔电极集流体为例如铝网的多孔正极集流体；在负极复合集流隔离层中，多孔电极集流体为例如铜网的多孔负极集流体。
[0017]正极复合集流隔离层和负极复合集流隔离层可以用于锂浆料电池的电芯中。在锂浆料电池的电芯中，正本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合集流隔离层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(a)在多孔电极集流体的下方铺设多条不锈钢丝，至少部分不锈钢丝的端部延伸超出所述多孔电极集流体的边缘；(b)采用压力机对所述多孔电极集流体进行加热加压处理，所述多孔电极集流体在与所述不锈钢丝接触的部位弯曲变形，从而在所述多孔电极集流体上形成一面凹进并且一面凸起的弯折部；(c)在所述多孔电极集流体的弯折部的凹进的一面上，所述多孔电极集流体的平面部分与隔膜复合，所述多孔电极集流体的弯折部的凹进部分与所述隔膜之间形成流动通道，所述隔膜的边缘对所述多孔电极集流体进行包边复合处理。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述多孔电极集流体为多孔正极集流体，所述多孔正极集流体为具有通孔结构的厚度为1μm～2000μm的电子导电层，所述多孔正极集流体的孔径为0.01μm～2000μm，通孔孔隙率可以为10％～90％，所述多孔正极集流体为导电金属层，所述导电金属层为金属网或金属丝编织网；或者，所述导电金属层为具有通孔结构的泡沫金属网；或者，所述导电金属层为多孔金属板或多孔金属箔，所述导电金属层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：何颖源，侯凯，杨景刚，张彬，陈永翀，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：