阻隔增强复合集流体及其制备方法、电极及电池技术

本公开提供了一种阻隔增强复合集流体及其制备方法、电极和电池。该阻隔增强复合集流体包括聚合物衬底、阻隔层和金属导电层；阻隔层覆盖聚合物衬底的至少一侧表面，金属导电层设置于阻隔层远离聚合物衬底的一侧，阻隔层的材料包括非晶态合金材料。将非晶态合金材料置于聚合物衬底与金属导电层之间，能够在基本不影响阻隔增强复合集流体的机械性能和导电性能的情况下有效阻挡电解液透过，从而提高阻隔增强复合集流体的长期使用寿命。增强复合集流体的长期使用寿命。增强复合集流体的长期使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
阻隔增强复合集流体及其制备方法、电极及电池


[0001]本专利技术涉及电池
，特别是涉及一种阻隔增强复合集流体及其制备方法、电极及电池。

技术介绍

[0002]集流体是电池中的重要部件，其不仅用于承载电极活性材料，还用于在电极活性材料与外电路之间传输电子。集流体通常由金属材料制备，这使得集流体的制备成本不仅偏高，还在电池中占据了相当的重量比例，导致电池的比能量偏低。
[0003]复合集流体通常包含基底薄膜以及位于基底薄膜上的金属膜层，它能够在兼顾机械性能和导电性能的同时降低集流体的整体质量，因此被认为是一种颇具应用前景的集流体产品。但是，复合集流体在长期的使用过程中，存在金属膜层与薄膜基底之间附着力降低并进而逐渐脱落的问题，导致复合集流体的长期使用寿命较差。这限制了复合集流体的进一步应用。

技术实现思路

[0004]基于此，为了提高复合集流体的长期使用寿命，有必要提供一种阻隔增强复合集流体。
[0005]根据本公开的一些实施例，提供了一种阻隔增强复合集流体，其包括：聚合物衬底、阻隔层和金属导电层；
[0006]所述阻隔层覆盖所述聚合物衬底的至少一侧表面，所述金属导电层设置于所述阻隔层远离所述聚合物衬底的一侧，所述阻隔层的材料包括非晶态合金材料。
[0007]在该实施例的一些示例中，所述非晶态合金材料选自镍磷合金、镍硼合金、钴磷合金、钴硼合金和铬磷合金中的一种或多种。
[0008]在本公开的一些实施例中，在所述非晶态合金材料中，非金属元素的质量含量为1％～6％。
[0009]在本公开的一些实施例中，所述阻隔层的厚度为200nm～900nm。
[0010]在本公开的一些实施例中，所述阻隔层的方阻≤2Ω/
□
。
[0011]在本公开的一些实施例中，还包括附着增强层，所述附着增强层设置于所述聚合物衬底与所述阻隔层之间，所述附着增强层由包括丙烯酸齐聚物和环氧树脂的原料聚合成膜形成。
[0012]在本公开的一些实施例中，所述金属导电层包括铜或铝。
[0013]在本公开的一些实施例中，所述金属导电层的厚度为800nm～2000nm；和/或，
[0014]所述聚合物衬底的厚度为1μm～4μm。
[0015]根据本公开的又一些实施例，还提供了一种上述阻隔增强复合集流体的制备方法，其包括如下步骤：
[0016]在所述聚合物衬底上通过化学镀的方式制备所述非晶态合金材料，以作为所述阻
隔层；
[0017]在所述阻隔层上制备所述导电金属层。
[0018]在本公开的一些实施例中，制备所述非晶态合金材料所用的镀液包括：主盐、主盐还原剂、稳定剂和光亮剂，所述主盐中包括镍元素、钴元素和铬元素中的一种或多种，所述主盐还原剂中含有硼元素和磷元素中的一种或多种，所述主盐还原剂用于还原所述主盐，并使得其中的非金属元素与所述主盐中的金属元素共沉积形成所述非晶态合金材料。
[0019]在本公开的一些实施例中，所述光亮剂包括质量浓度为8mg/L～12mg/L的香豆素和质量浓度为1mg/L～3mg/L的十二烷基磺酸钠。
[0020]在本公开的一些实施例中，所述稳定剂包括质量浓度为18mg/L～22mg/L的碘酸钾和质量浓度为2mg/L～4mg/L的DL
‑
半胱氨酸。
[0021]在本公开的一些实施例中，所述主盐包括硫酸镍、硫化镍和氨基磺酸镍中的一种或多种，所述主盐的质量浓度为18g/L～30g/L。
[0022]在本公开的一些实施例中，所述还原剂包括次磷酸钠和二甲基胺硼烷中的一种或多种，所述还原剂的质量浓度为5g/L～30g/L。
[0023]在本公开的一些实施例中，所述镀液还包括络合剂，所述络合剂选自柠檬酸钠、氨基乙酸、丁二酸、乙二胺四乙酸和乳酸中的一种或多种，所述络合剂的质量浓度为15g/L～30g/L。
[0024]在本公开的一些实施例中，所述镀液还包括加速剂，所述加速剂选自丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸和氨基乙酸中的一种或多种，所述加速剂的质量浓度为16g/L～20g/L。
[0025]在本公开的一些实施例中，所述镀液的pH值为8.5～9.5。
[0026]在本公开的一些实施例中，制备所述金属导电层的方式为电镀，在制备所述阻隔层之前，还包括：在所述聚合物衬底上制备用于催化形成所述金属导电层的催化剂。
[0027]根据本公开的又一些实施例，还提供了一种电极，其包括集流体和设置于所述集流体上的电极活性材料，所述集流体为根据上述任一实施例所述的阻隔增强复合集流体。
[0028]根据本公开的又一些实施例，还提供了一种电池，其包括正极、负极和电解质，所述正极和所述负极相对设置，所述电解质设置于所述正极和所述负极之间，所述正极和所述负极中的一个或两个为上述实施例所述的电极。
[0029]本公开提供阻隔增强复合集流体中创造性地在聚合物衬底与金属导电层之间引入非晶态合金材料作为阻隔层。非晶态合金材料本身具有较好的导电性，其与金属导电层之间的结合力也较强。更重要的是，非晶态合金材料在微观上通常由胞状组织构成，是均一的单相体系，不存在晶界、位错等组织缺陷以及化学成分偏析的问题，也不会产生晶间腐蚀和应力腐蚀的问题，能够有效地阻止电解液透过。因此，将非晶态合金材料置于聚合物衬底与金属导电层之间，能够在基本不影响阻隔增强复合集流体的机械性能和导电性能的情况下有效阻挡电解液透过，从而提高阻隔增强复合集流体的长期使用寿命。
附图说明
[0030]图1示出了一种阻隔增强复合集流体的结构示意图；
[0031]图2示出了一种阻隔增强复合集流体的制备方法的步骤示意图；
[0032]图3示出了实施例1.1的阻隔增强复合集流体经过72h电解液浸泡后的附着力测试
结果示意图；
[0033]图4示出了实施例1.1的阻隔增强复合集流体经过168h电解液浸泡后的附着力测试结果示意图；
[0034]图5示出了对比例1的阻隔增强复合集流体经过72h电解液浸泡后的附着力测试结果示意图；
[0035]图6示出了对比例1的阻隔增强复合集流体经过168h电解液浸泡后的附着力测试结果示意图；
[0036]图7示出了对比例3和实施例1.1中制备的阻隔层在扫描电子显微镜下测得的形貌，其中左图为对比例3中的阻隔层，右图为实施例1.1中的阻隔层；
[0037]其中，各附图标记及其含义如下：
[0038]100、聚合物衬底；110、附着增强层；120、阻隔层；130、金属导电层。
具体实施方式
[0039]为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述。文中给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0040]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻隔增强复合集流体，其特征在于，包括：聚合物衬底、阻隔层和金属导电层；所述阻隔层覆盖所述聚合物衬底的至少一侧表面，所述金属导电层设置于所述阻隔层远离所述聚合物衬底的一侧，所述阻隔层的材料包括非晶态合金材料。2.根据权利要求1所述的阻隔增强复合集流体，其特征在于，所述非晶态合金材料选自镍磷合金、镍硼合金、钴磷合金、钴硼合金和铬磷合金中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的阻隔增强复合集流体，其特征在于，在所述非晶态合金材料中，非金属元素的质量含量为1％～6％。4.根据权利要求1～3任一项所述的阻隔增强复合集流体，其特征在于，所述阻隔层的厚度为200nm～900nm；和/或，所述阻隔层的方阻≤2Ω/
□
。5.根据权利要求1～3任一项所述的阻隔增强复合集流体，其特征在于，还包括附着增强层，所述附着增强层设置于所述聚合物衬底与所述阻隔层之间，所述附着增强层由包括丙烯酸齐聚物和环氧树脂的原料成膜形成。6.根据权利要求1～3任一项所述的阻隔增强复合集流体，其特征在于，所述金属导电层包括铜或铝；和/或，所述金属导电层的厚度为800nm～2000nm；和/或，所述聚合物衬底的厚度为1μm～4μm。7.根据权利要求1～6任一项所述的阻隔增强复合集流体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在所述聚合物衬底上通过化学镀的方式制备所述非晶态合金材料，以作为所述阻隔层；在所述阻隔层上制备所述导电金属层。8.根据权利要求7所述的阻隔增强复合集流体的制备方法，其特征在于，制备所述非晶态合金材料所用的镀液包括：主盐、主盐还原剂、稳定剂和光亮剂，所述主盐中包括镍元素、钴元素和铬元素中的一种或多种，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈润坤，陈新强，方云南，江建国，
申请(专利权)人：浙江鑫柔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：