复合集流体基膜、复合集流体以及电芯制造技术

本发明专利技术提供了一种复合集流体基膜、复合集流体以及电芯；其中，复合集流体基膜，包括中心层和表面层，所述表面层设置有两层，两层所述表面层分别贴附于所述中心层的相对两侧，所述表面层为具有微孔结构的聚烯烃及其衍生物；所述表面层远离所述中心层的一侧用于附着金属层。采用本申请公开的三层结构的复合集流体基膜，可以明显降低复合集流体及采用该复合集流体的电芯的内阻、提高电导率。提高电导率。提高电导率。

【技术实现步骤摘要】
复合集流体基膜、复合集流体以及电芯


[0001]本专利技术涉及集流体领域，具体涉及一种复合集流体基膜、复合集流体以及电芯。

技术介绍

[0002]锂离子电池在电动汽车和储能领域的发展中发挥着重要作用。其中双电极方法避免了使用封装通常需要的大量无源元器件和外部电线，从而降低了电池的整体电阻、体积、重量、复杂性和成本。在这种电池结构中，阳极和阴极电极涂在集流体的两侧。复合集流体是由高密度材料制成的导电金属箔，目前常用的锂离子电池常使用铜箔作为负极的集流体。尽管电池中的集流体在电极材料的有效电子转移和机械支撑方面起着关键作用，但它们通常是非活性成分，会产生相当大的自重，但对电池容量没有贡献。
[0003]为此，电池行业一直在努力降低这些金属箔的厚度，以提高集流体的轻量化和安全性。复合集流体的概念由此诞生，复合集流体一般都是采用金属/聚合物/金属三明治结构，其中芯层的聚合物一般为PP、PET或者PI。复合集流体主要是出于安全性出发，电池发生安全问题主要是在带电状态下，而带电状态下的安全问题主要是内短路(杂质/锂枝晶/生产工艺问题)形成的；在大电流充电或者锂离子数量超过负极可接受程度以及其他极端工况后，表面会生长锂枝晶，不可逆枝晶不仅导致电池容量降低，且存在安全隐患，一旦生长的枝晶刺穿隔膜，正负极短路会导致安全问题；复合集流体中间的聚合物基材具有绝缘作用和阻燃性能，其金属导电层较薄，短路时会像保险丝一样熔断，在热失控前迅速熔化，电池损坏只限于穿刺部位形成“点破”，有效形成“断路效应”，防止持续大电流形成电池过热问题，有效解决安全性问题。
[0004]然而作为复合集流体基膜和金属存在较大的接触电阻，进而导致电池的电阻增加，电池功率会下降，影响快充性能。因此如何降低复合集流体的内阻、提高导电性能，是本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术主要解决的技术问题是提供一种能够更好与金属层结合、且制备内阻的二次电池的复合集流体基膜、复合集流体以及电芯。
[0006]根据第一方面，本申请提供了一种复合集流体基膜，包括：中心层；
[0007]表面层，所述表面层设置有两层，两层所述表面层分别贴附于所述中心层的相对两侧，所述表面层为具有微孔结构的聚烯烃及其衍生物；所述表面层远离所述中心层的一侧用于附着金属层。
[0008]在一种可选的实施例中，所述表面层为通过极性单体改性的聚烯烃及其衍生物。
[0009]在一种可选的实施例中，所述表面层为聚丙烯酰胺、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯
‑
甲基丙烯酸共聚物、氧化聚乙烯、聚乙烯
‑
聚乙二醇嵌段共聚物、乙烯
‑
丙烯酸酯类共聚物、2
‑
溴异丁酯端基功能化聚乙烯、甲基苯乙烯封端聚丙烯、聚丙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝丙烯腈、聚丙烯接枝丙烯酸中的至少一种。
[0010]在一种可选的实施例中，所述表面层的平均孔径为20
‑
100纳米、孔隙率为20
‑
50％；和/或
[0011]所述中心层为聚烯烃及其衍生物；和/或
[0012]所述中心层的厚度为2
‑
6μm；和/或
[0013]所述表面层的厚度为1
‑
3μm。
[0014]根据第二方面，本申请提供了一种复合集流体，包括上述复合集流体基膜；以及
[0015]金属层，所述金属层附着于所述复合集流体基膜的相对两侧表面。
[0016]在一种可选的实施例中，所述金属层包括金属沉积层和/或纳米金属涂层。
[0017]在一种可选的实施例中，所述纳米金属涂层涂覆于所述复合集流体基膜的相对两侧，所述金属沉积层沉积于所述纳米金属涂层远离所述复合集流体基膜的一侧。
[0018]在一种可选的实施例中，所述纳米金属涂层按质量份数包括：
[0019]1‑
5份的纳米金属颗粒、0.3
‑
3份的粘接剂、0.1
‑
1份的表面活性剂和0.5
‑
5份的润湿剂。
[0020]在一种可选的实施例中，所述纳米金属颗粒的粒径为20
‑
80纳米；和/或
[0021]所述粘接剂为羟甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚丙烯酸中的一种或几种；和/或
[0022]所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠、聚丙烯酸烷羟基铵、聚环氧乙烷中的一种或几种；和/或
[0023]所述润湿剂为聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇、异丙醇中的一种或几种。
[0024]根据第三方面，本申请提供了一种电芯，包括上述的复合集流体。
[0025]本申请的有益效果在于：本申请通过设置三层结构的复合集流体基膜，形成中心层无孔、表面层具有微孔的三层结构，中心层用于给复合集流体基膜提供基础的物理性能和器械强度，而表面层则可以让金属原子附着在微孔中；其一，多孔的结构能够减少一部分聚合物用量；其二，多孔结构能够提高金属原子与聚烯烃基材的结合力，进而有利于金属层的附着。采用本申请公开的三层结构的复合集流体基膜，可以明显降低复合集流体及采用该复合集流体的电芯的内阻、提高电导率。
附图说明
[0026]图1为本申请一种实施例中复合集流体基膜的层状结构图；
[0027]图2为本申请一种实施例中复合集流体的层状结构图；
[0028]图3为本申请另一种实施例中复合集流体的层状结构图；
[0029]图4为本申请实施例二中样品7a的表面层的电镜扫描照片。
[0030]附图标记：中心层1、表面层2、金属层3、纳米金属涂层31、金属沉积层32。
具体实施方式
[0031]下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过
多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
[0032]另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
[0033]本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
[0034]在复合集流体中由于阻燃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合集流体基膜，其特征在于，包括：中心层；表面层，所述表面层设置有两层，两层所述表面层分别贴附于所述中心层的相对两侧，所述表面层为具有微孔结构的聚烯烃及其衍生物；所述表面层远离所述中心层的一侧用于附着金属层。2.如权利要求1所述的复合集流体基膜，其特征在于，所述表面层为通过极性单体改性的聚烯烃及其衍生物。3.如权利要求1或2的复合集流体基膜，其特征在于，所述表面层为聚丙烯酰胺、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯
‑
甲基丙烯酸共聚物、氧化聚乙烯、聚乙烯
‑
聚乙二醇嵌段共聚物、乙烯
‑
丙烯酸酯类共聚物、2
‑
溴异丁酯端基功能化聚乙烯、甲基苯乙烯封端聚丙烯、聚丙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝丙烯腈、聚丙烯接枝丙烯酸中的至少一种。4.如权利要求1或2所述的复合集流体基膜，其特征在于，所述表面层的平均孔径为20
‑
100纳米、孔隙率为20
‑
50％；和/或所述中心层为聚烯烃及其衍生物；和/或所述中心层的厚度为2
‑
6μm；和/或所述表面层的厚度为1
‑
3μm。5.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凯，李昭，张辉，刘建金，
申请(专利权)人：深圳中兴新材技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：