复合集流体及其制备方法、电化学装置制造方法及图纸

本申请涉及一种复合集流体及其制备方法、电化学装置，包括聚合物基材，聚合物基材具有相对的两侧；聚合物基材的两侧分别设置有导电层，导电层的材质包括铜和铝中的至少一种；导电层远离聚合物基材的一侧设有至少一层的抗氧化层，抗氧化层的材质包括铬、镍、铁、钛、铌、锆、金、银、铂、碳和氮元素中的至少一种。本申请通过将抗氧化层设置在导电层的表面，使得导电层不直接接触外界空气，且能够有效阻隔氧的扩散传输；抗氧化层与氧的反应势垒比较高，其在放置过程中与氧的反应趋势较弱，可有效避免服役过程中复合集流体方阻增高；此外，抗氧化层还具有优异的电化学稳定性，进一步提高复合集流体应用在电化学装置中的稳定性和耐久性。流体应用在电化学装置中的稳定性和耐久性。流体应用在电化学装置中的稳定性和耐久性。

【技术实现步骤摘要】
复合集流体及其制备方法、电化学装置


[0001]本申请涉及电池
，具体涉及一种复合集流体及其制备方法、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。锂离子电池是一种依靠锂离子在正极和负极间移动工作实现充放电的二次电池，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，锂离子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。但锂离子电池的输出性能、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]集流体是锂离子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传导至外电路的作用，从而实现化学能转化为电能的过程。目前，集流体的表面金属镀层主要为铜箔、铝箔，而由聚合物基材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。复合集流体可通过在聚合物基材表面真空沉积铜、铝薄膜的方法制备，但铜、铝在空气中较易氧化，导致复合集流体方阻增加，降低了电池输出性能。
[0004]因此，提出一种不易氧化的复合集流体是目前复合集流体制备及应用亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本申请提出一种复合集流体及其制备方法、电化学装置，本申请的复合集流体不仅具有良好的抗氧化性能、能够有效阻碍氧的扩散传播，还能够提高复合集流体的电导率，有效降低复合集流体的制备成本。
[0006]第一方面，本申请提供一种复合集流体，包括：
[0007]聚合物基材，所述聚合物基材具有相对的两侧；
[0008]所述聚合物基材的两侧分别设置有导电层，所述导电层的材质包括铜和铝中的至少一种；
[0009]所述导电层远离所述聚合物基材的一侧设有至少一层的抗氧化层，所述抗氧化层的材质包括铬、镍、铁、钛、铌、锆、金、银、铂、碳和氮中的至少一种。
[0010]在一些实施方式中，所述抗氧化层的材质包括铬、镍、铁、钛、铌、锆、金、银、铂和不锈钢中的至少一种的金属单质或合金。
[0011]在一些实施方式中，所述抗氧化层的材质包括合金A
‑
B，其中，所述A包括铜和铝中的至少一种，所述B包括铬、镍、铁、钛、铌、锆、金、银、铂和不锈钢中的至少一种。
[0012]在一些实施方式中，所述A在所述合金A
‑
B中的原子占比为0～60％。
[0013]在一些实施方式中，所述抗氧化层的材质包括碳基材料、金属碳化物和金属氮化
物中的至少一种。
[0014]在一些实施方式中，所述金属碳化物中的金属元素包括铜、铝、铬、镍、铁、钛、铌和锆中的至少一种；或
[0015]所述金属氮化物中的金属元素包括铜、铝、铬
[0016]在一些实施方式中，所述碳基材料为类石墨结构，所述碳基材料中sp2杂化原子的数量占比大于60％。
[0017]在一些实施方式中，所述抗氧化层的厚度为1nm～30nm。
[0018]第二方面，本申请实施例提供一种复合集流体的制备方法，包括如下步骤：
[0019]提供聚合物基材，所述聚合物基材具有相对的两侧；
[0020]在所述聚合物基材的两侧设置导电层，所述导电层的材质包括铜和铝中的至少一种；
[0021]在所述导电层远离所述聚合物基材的一侧覆设抗氧化材料，固化，得到复合集流体，所述抗氧化材料包括铬、镍、铁、钛、铌、锆、金、银、铂、碳和氮中的至少一种。
[0022]第三方面，本申请实施例提供一种电化学装置，所述电化学装置包括第一方面所述的复合集流体或第二方面所述的方法制备的复合集流体。
[0023]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：
[0024]本申请的复合集流体为带有铜和/或铝导电层的集流体，本申请通过在导电层远离聚合物基材的一侧设置抗氧化层，抗氧化层的材质包括金属或非金属，金属例如可以是铬、镍、铁、钛、铌、锆、金、银和铂等，非金属例如可以是碳和氮元素等，上述金属和非金属具有高致密性和低成本的优点，将抗氧化层设置在导电层的表面，使得铜和/或铝材质的导电层不直接接触外界空气，能够有效阻碍氧的扩散传输；同时，上述金属和非金属与氧的反应势垒比较高，其在放置过程中与氧的反应趋势较弱，可有效避免服役过程中复合集流体方阻增高，从而提高了复合集流体的电导率，此外，上述金属或非金属具有优异的电化学稳定性，其不与电解液进行反应，也不与电解液的分解产物发生反应，也不会与电化学装置中锂离子等组分反应，表现出优异的耐电解液性性能，进一步提高复合集流体应用在电化学装置中的稳定性和耐久性。
[0025]本申请复合集流体的制备方法，可以通过金属化处理或非金属化处理的方式在铜和/或铝导电层的表面形成抗氧化层，使得铜和/或铝材质的导电层不直接接触外界空气，避免了导电层在放置过程中的氧化，有效阻碍氧的扩散传输，降低了复合集流体的方阻，提高了复合集流体的电导率；此外，本申请所采用的抗氧化材料制备的带有抗氧化层的复合集流体，其在使用过程中不会与电化学装置中的其他组分反应，具有优异的化学稳定性，能够有效提高复合集流体应用在电化学装置中的稳定性和耐久性。本申请的制备工艺简单，可有效提高制备效率的同时提高复合集流体的综合性能。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本申请复合集流体的结构示意图；
[0028]图2为本申请复合集流体的制备流程图。
[0029]附图标识：
[0030]1‑
聚合物基材；
[0031]2‑
导电层；
[0032]3‑
抗氧化层。
具体实施方式
[0033]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。
[0034]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。
[0035]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。
[0036]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。
[0037]本申请实施例提供一种复合集流体，如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合集流体，其特征在于，包括：聚合物基材，所述聚合物基材具有相对的两侧；所述聚合物基材的两侧分别设置有导电层，所述导电层的材质包括铜和铝中的至少一种；所述导电层远离所述聚合物基材的一侧设有至少一层的抗氧化层，所述抗氧化层的材质包括合金A
‑
B，其中，所述A包括铜和铝中的至少一种，所述B包括铁、铌、锆、铂和不锈钢中的至少一种；或所述抗氧化层的材质包括金属碳化物和金属氮化物中的至少一种。2.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述A在所述合金A
‑
B中的原子占比为0～60％。3.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述金属碳化物中的金属元素包括铜、铝、铁、铌和锆中的至少一种；或所述金属氮化物中的金属元素包括铜、铝、铁、...

【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：