【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂电池，尤其涉及一种高强度低电阻正极复合集流体及其制备方法和正极极片、电化学装置。
技术介绍
1、复合集流体是以高分子薄膜材料为基体，通过物理气相沉积的方式在其两侧沉积导电金属化层，用于代替传统金属箔材集流体的新型集流体材料。以锂电池正极为例，相比于传统铝箔，复合集流体质量轻且中间包含绝缘层，可以有效提升电池的功率密度和安全性。
2、常用的制备柔性集流体导电金属化层的真空镀膜技术指的是物理气相沉积(pvd)技术，主要包括真空蒸发镀膜和磁控溅射镀膜，然而蒸发镀或磁控溅射镀膜的效率不足，制造的复合集流体的热损伤、结合力、机械性能不足。现有的复合集流体制造技术多采用具有多层结构的金属化层，来弥补蒸发镀或磁控溅射镀膜效率的不足以及热损伤、结合力、机械性能不足等其他问题。而这里所描述的多层结构均为多层等厚的镀层，或者各种材质、成分不同的镀层组合在一起的多层金属化层，这类金属化层虽然可以提升复合集流体的各种性能，但依然存在强度低、导电性不佳等缺点，尤其在一定拉伸应变后，复合集流体镀层产生裂纹，使电芯内阻升高，影响电池性能。
技术实现思路
1、基于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种高强度低电阻正极复合集流体及其制备方法和正极极片、电化学装置，该高强度低电阻正极复合集流体的导电层是通过单次蒸镀制备得到，中间不存在宏观或微观界面，在提升了产品成品率的同时，相比多次沉积得到相同厚度的导电层，因不存在界面电阻而呈现更低的表面方阻，进而可以获得更低的电阻率，有利于降
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。
3、本专利技术提供一种高强度低电阻正极复合集流体，包括：
4、薄膜基体；
5、金属打底层，其设置于薄膜基体厚度方向的两侧表面；以及
6、导电层，其通过单次蒸镀沉积于金属打底层远离薄膜基体的一侧表面；
7、其中，所述高强度低电阻正极复合集流体的拉伸应变大于5％且小于15％的情况下，导电层的表面方阻增长率≤5％。
8、本专利技术提供的高强度低电阻正极复合集流体，导电层是通过单次蒸镀制备得到，中间不存在宏观或微观界面，在提升了产品成品率的同时，相比多次沉积得到相同厚度的导电层，因不存在界面电阻而呈现更低的表面方阻，进而可以获得更低的电阻率，有利于降低电池内阻；在拉伸应变大于5％小于15％的情况下，表面方阻无明显变化、无宏观缺陷出现。因此，在锂电池服役过程中，电芯的受热膨胀不会造成集流体性能的衰退，结合复合集流体本身的优势，从而有利于提升能量密度、循环性能和使用寿命。
9、作为本专利技术上述方案的进一步改进，所述高强度低电阻正极复合集流体的拉伸应变大于5％且小于15％的情况下，导电层的表面方阻增长率≤3％。
10、作为本专利技术上述方案的进一步改进，导电层的表面方阻增长率≤1％。
11、作为本专利技术上述方案的进一步改进，薄膜基体为高分子材料薄膜或改性高分子材料薄膜，所述高分子材料为pet、pp、pi、pc、pmma、pvc、tac中的一种；
12、和/或，薄膜基体的厚度为2-18μm。
13、作为本专利技术上述方案的进一步改进，导电层的材质为铝或者铝合金；
14、和/或，导电层的厚度≥900nm。
15、作为本专利技术上述方案的进一步改进，金属打底层的材质为铝或者铝合金；
16、和/或，金属打底层的厚度为5-20nm。
17、本专利技术还提供一种如前所述的高强度低电阻正极复合集流体的制备方法，包括以下步骤：
18、s1.将薄膜基体按照辊系安装于镀膜机真空腔室后，抽真空；
19、s2.在薄膜基体进入蒸发腔室前对其表面进行等离子体处理；
20、s3.通过真空蒸发镀的方式在薄膜基体表面沉积金属打底层，过程中主辊温度不低于10℃且不高于60℃；
21、s4.通过真空蒸发镀的方式在金属打底层表面沉积导电层，过程中主辊温度不低于30℃且不高于80℃，过程中不破真空且不改变卷绕方向。
22、作为本专利技术上述方案的进一步改进，在所述步骤s1中，抽真空至6.0×10-3pa～1.0×10-3pa；
23、和/或，在所述步骤s2中，所述等离子处理的电流为1-5a，氩气流量为50-300sccm；
24、和/或，在所述步骤s3中，金属打底层的真空蒸发镀的工艺为：送丝速度为60-150mm/min，卷绕速度为100-200m/min，主辊温度为20℃-50℃；
25、和/或，在所述步骤s4中，导电层的真空蒸发镀的工艺为：送丝速度为500-900mm/min，卷绕速度为5-20m/min，主辊温度为50℃-70℃。
26、本专利技术还提供一种正极极片，所述正极极片包括正极集流体以及设置于所述正极集流体上的正极活性材料层，所述正极集流体为如前所述的高强度低电阻正极复合集流体。
27、本专利技术还提供一种电化学装置，所述电化学装置包括正极极片、负极极片、隔离膜和电解液，其中所述正极极片为如前述的正极极片。
28、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
29、1.本专利技术提供的高强度低电阻正极复合集流体，导电层是通过单次蒸镀制备得到，中间不存在宏观或微观界面，在提升了产品成品率的同时，相比多次沉积得到相同厚度的导电层，因不存在界面电阻而呈现更低的表面方阻，进而可以获得更低的电阻率，有利于降低电池内阻；在拉伸应变大于5％小于15％的情况下，表面方阻无明显变化、无宏观缺陷出现。因此，在锂电池服役过程中，电芯的受热膨胀不会造成集流体性能的衰退，结合复合集流体本身的优势，从而有利于提升能量密度、循环性能和使用寿命。
30、2.本专利技术的制备方法在整个蒸发镀过程中保持较高的主辊温度，有利于镀层晶粒生长，相比于低主辊温度下制得的镀层，镀层结构更加致密，微观缺陷少，有利于提升复合集流体的强度和电性能。
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1.一种高强度低电阻正极复合集流体，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的高强度低电阻正极复合集流体，其特征在于，所述高强度低电阻正极复合集流体的拉伸应变大于5％且小于15％的情况下，导电层的表面方阻增长率≤3％。
3.根据权利要求2所述的高强度低电阻正极复合集流体，其特征在于，所述高强度低电阻正极复合集流体的拉伸应变大于5％且小于15％的情况下，导电层的表面方阻增长率≤1％。
4.根据权利要求1所述的高强度低电阻正极复合集流体，其特征在于，薄膜基体为高分子材料薄膜或改性高分子材料薄膜，所述高分子材料为PET、PP、PI、PC、PMMA、PVC、TAC中的一种；
5.根据权利要求1所述的高强度低电阻正极复合集流体，其特征在于，导电层的材质为铝或者铝合金；
6.根据权利要求1所述的高强度低电阻正极复合集流体，其特征在于，金属打底层的材质为铝或者铝合金；
7.一种如权利要求1-6中任一项所述的高强度低电阻正极复合集流体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的高强度低电阻正
9.一种正极极片，所述正极极片包括正极集流体以及设置于所述正极集流体上的正极活性材料层，其特征在于，所述正极集流体为如权利要求1-6任一项所述的高强度低电阻正极复合集流体。
10.一种电化学装置，所述电化学装置包括正极极片、负极极片、隔离膜和电解液，其特征在于，其中所述正极极片为如权利要求9所述的正极极片。
...【技术特征摘要】
1.一种高强度低电阻正极复合集流体，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的高强度低电阻正极复合集流体，其特征在于，所述高强度低电阻正极复合集流体的拉伸应变大于5％且小于15％的情况下，导电层的表面方阻增长率≤3％。
3.根据权利要求2所述的高强度低电阻正极复合集流体，其特征在于，所述高强度低电阻正极复合集流体的拉伸应变大于5％且小于15％的情况下，导电层的表面方阻增长率≤1％。
4.根据权利要求1所述的高强度低电阻正极复合集流体，其特征在于，薄膜基体为高分子材料薄膜或改性高分子材料薄膜，所述高分子材料为pet、pp、pi、pc、pmma、pvc、tac中的一种；
5.根据权利要求1所述的高强度低电阻正极复合集流体，其特征在于，导电层的材质为铝或者铝合金；<...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈默含，张江伟，许涛，
申请(专利权)人：合肥源元科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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