一種使用輕量化的集流體的鋰電池制造技術

本發明專利技術公開了一種使用輕量化的集流體的鋰電池，包括由正極片、隔膜及負極片以層疊或卷繞方式而成，所述正極片包括正極集流體，所述負極片包括負極集流體，所述正極集流體和/或負極集流體包括由導電薄膜基層和金屬化膜層組成，所述導電薄膜基層的厚度為5~20μm，所述導電薄膜基層的電導率為1~100s/cm，所述金屬化膜層的厚度為0.2~2μm，所述正極集流體的金屬化膜層為鋁層或鎳層，所述負極集流體的金屬化膜層為銅層、鐵層及鎢層中的一種。本發明專利技術中正極集流體和/或負極集流體是由導電薄膜基層和金屬化膜層組成，其中導電薄膜基層采用高分子基材制備而成，以此在實現集流體功能的同時有效降低集流體的質量，達到集流體輕量化的目的。

A kind of lithium battery using lightweight fluid collector

【技術實現步驟摘要】
一種使用輕量化的集流體的鋰電池
本專利技術屬于電池
，具體涉及一種使用輕量化的集流體的鋰電池。
技術介紹
傳統鋰離子電池集流體均為正極使用鋁箔、負極使用銅箔，隨著技術的發展以及國家政策的驅動，輕量化、柔性化且能量密度高的鋰離子電池成為追求的方向，金屬箔材在鋰離子電池中回占用有效的體積，傳統以銅/鋁為集流體中集流體的質量占比為8%~14%左右，常用的方式是逐步降低銅箔/鋁箔厚度，目前最薄的箔材為10μm鋁箔和5μm銅箔，但受制于前端箔材生產工藝過程，越薄越難制備，同時厚度降低之后會導致箔材機械強度降低，不能滿足鋰離子電池生產制備過程的要求。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種使用輕量化的集流體的鋰電池，以克服上述技術問題。本專利技術的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：一種使用輕量化的集流體的鋰電池，包括由正極片、隔膜及負極片以層疊或卷繞方式而成，所述正極片包括正極集流體，所述負極片包括負極集流體，所述正極集流體和/或負極集流體包括由導電薄膜基層和在導電薄膜基層表面上以鍍膜方式制備的金屬化膜層組成，所述導電薄膜基層的厚度為5~20μm，所述導電薄膜基層的電導率為1~100s/cm，所述金屬化膜層的厚度為0.2~2μm，所述正極集流體的金屬化膜層為鋁層或鎳層，所述負極集流體的金屬化膜層為銅層、鐵層及鎢層中的一種。進一步地，所述導電薄膜基層選自PET纖維、PI纖維、OPP纖維、CPP纖維、芳綸纖維、PP隔膜及PE隔膜中的一種。進一步地，所述導電薄膜基層由高分子基材、導電填料及助劑混煉而成，且所述導電填料的含量為1~10%，所述助劑的含量為0.1~1%。進一步地，所述導電填料選自D50為10~80nm的納米級炭黑、碳納米管、碳纖維、石墨烯中的一種。進一步地，所述助劑選自炭黑和丙烯酸中的一種。進一步地，所述金屬化膜層包括在導電薄膜基層表面上均勻排布的多個導電孤島和將導電弧島彼此連接起來的導電橋梁組成，所述導電孤島采用圓形、橢圓形、三角形、四邊形、五邊形、六邊形、七邊形及八邊形中的一種。進一步地，所述金屬化膜層中導電橋梁的鍍覆面積為所述導電孤島的鍍覆面積的5~40%。進一步地，所述鍍膜方式為真空蒸鍍、磁控濺射鍍、等離子鍍、分子束外延鍍、激光脈沖鍍及電鍍中的一種。有益效果：（1）本專利技術中正極集流體和/或負極集流體是由導電薄膜基層和在導電薄膜基層表面上鍍覆的金屬化膜層組成，其中的導電薄膜基層采用高分子基材制備而成，以此在實現集流體功能的同時有效降低集流體的質量，達到集流體輕量化的目的；（2）本專利技術利用金屬鍍膜技術在導電薄膜基層表面鍍上圖案化的金屬化膜層作為正極集流體和/或負極集流體，能有效解決由高分子基材制成的集流體導電性差的問題；（3）本專利技術在導電薄膜基層制備過程中加入導電填料與助劑，控制電導率為1~100s/cm；導電填料能提升一部分的基材的導電性，同時不會損失基材的機械強度，可以有效降低金屬化膜層的厚度，保證集流體的整體導電能力；同時控制導電填料的添加量使導電薄膜基層只具備半導體的功能；添加的助劑，能有效提升金屬化膜層鍍覆過程中的附著力；（4）金屬化膜層采用圖案化設計，通過導電橋梁將所有導電孤島連接起來，能有助于活性物質的沾附；同時導電橋梁的存在，能在電流過大時熔斷，徹底孤立導電孤島，切斷了與相鄰導電孤島的聯系，而由于導電薄膜基層僅具備半導體的導電能力，因此可起到安全防護的作用。附圖說明圖1為正極集流體和/或負極集流體的截面示意圖；圖2為正極集流體和/或負極集流體的平面示意圖；圖中：1、導電薄膜基層；2、導電孤島；3、導電橋梁。具體實施方式在本專利技術的描述中，除非另有說明，術語“上”“下”“左”“右”“前”“后”等指示的方位或位置關系僅是為了描述本專利技術和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或結構必須具有特定的方位，因此不能理解為對本專利技術的限制。此外，術語“第一”“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。如圖1所示，本專利技術所述的一種使用輕量化的集流體的鋰電池，包括由正極片、隔膜及負極片以層疊或卷繞方式而成，所述正極片包括正極集流體，所述負極片包括負極集流體，所述正極集流體和/或負極集流體包括由導電薄膜基層和在導電薄膜基層表面上以鍍膜方式制備的金屬化膜層組成，且所述導電薄膜基層表面鍍覆金屬化膜層前需進行電暈處理；其中，所述正極集流體的金屬化膜層為鋁層或鎳層，所述負極集流體的金屬化膜層為銅層、鐵層及鎢層中的一種，所述鍍膜方式為真空蒸鍍、磁控濺射鍍、等離子鍍、分子束外延鍍、激光脈沖鍍及電鍍中的一種。其中，所述導電薄膜基層選自PET纖維、PI纖維、OPP纖維、CPP纖維、芳綸纖維、PP隔膜及PE隔膜中的一種，所述導電薄膜基層的厚度為5~20μm，所述導電薄膜基層的電導率為1~100s/cm，所述導電薄膜基層由高分子基材、導電填料及助劑混煉而成，其中，所述導電填料的含量為1~10%，所述助劑的含量為0.1~1%，所述導電填料選自D50為10~80nm的納米級炭黑、碳納米管、碳纖維、石墨烯中的一種，所述助劑選自炭黑和丙烯酸中的一種。其中，所述金屬化膜層的厚度為0.2~2μm，所述金屬化膜層包括在導電薄膜基層表面上均勻排布的多個導電孤島和將導電弧島彼此連接起來的導電橋梁組成，所述導電橋梁為每個導電孤島與相鄰導電孤島連接的接觸點，所述導電孤島采用圓形、橢圓形、三角形、四邊形、五邊形、六邊形、七邊形及八邊形中的一種，其中所述金屬化膜層中導電橋梁的鍍覆面積為所述導電孤島的鍍覆面積的5~40%。下面提供具體實施例1-3與對比例1對本專利技術進行進一步說明，下述所有實施例與對比例采用的正負極漿料均相同，區別僅在于正極集流體和/或負極集流體。實施例與對比例中正極活性物質和負極活性物質采用下述參數而成：正極活性物質：NCM622：PVDF5130：SP：CNT=96%：2%：1%：1%，涂布面密度為180g/cm2；負極活性物質：人造石墨：SP：SBR：CMC=95%：2%：1.8%：1.2%，涂布面密度為92g/cm2。實施例1-3與對比例1的集流體結構、內阻及短路通過情況如下表1所示。表1正極集流體負極集流體內阻短路通過情況實施例1AB5.025實施例2AD4.783實施例3CB4.524對比例1CD4.380其中，A采用本專利技術所述的正極集流體；B采用本專利技術所述的負極流體；C為厚度與A相同的常規鋁箔；D為厚度與B相同的常規銅箔。其中，電池內阻通過IT5100本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種使用輕量化的集流體的鋰電池，包括由正極片、隔膜及負極片以層疊或卷繞方式而成，所述正極片包括正極集流體，所述負極片包括負極集流體，其特征在于，所述正極集流體和/或負極集流體包括由導電薄膜基層和在導電薄膜基層表面上以鍍膜方式制備的金屬化膜層組成，所述導電薄膜基層的厚度為5~20μm，所述導電薄膜基層的電導率為1~100s/cm，所述金屬化膜層的厚度為0.2~2μm，所述正極集流體的金屬化膜層為鋁層或鎳層，所述負極集流體的金屬化膜層為銅層、鐵層及鎢層中的一種。/n

【技術特征摘要】
1.一種使用輕量化的集流體的鋰電池，包括由正極片、隔膜及負極片以層疊或卷繞方式而成，所述正極片包括正極集流體，所述負極片包括負極集流體，其特征在于，所述正極集流體和/或負極集流體包括由導電薄膜基層和在導電薄膜基層表面上以鍍膜方式制備的金屬化膜層組成，所述導電薄膜基層的厚度為5~20μm，所述導電薄膜基層的電導率為1~100s/cm，所述金屬化膜層的厚度為0.2~2μm，所述正極集流體的金屬化膜層為鋁層或鎳層，所述負極集流體的金屬化膜層為銅層、鐵層及鎢層中的一種。


2.根據權利要求1所述的使用輕量化的集流體的鋰電池，其特征在于，所述導電薄膜基層選自PET纖維、PI纖維、OPP纖維、CPP纖維、芳綸纖維、PP隔膜及PE隔膜中的一種。


3.根據權利要求1-2任一項所述的使用輕量化的集流體的鋰電池，其特征在于，所述導電薄膜基層由高分子基材、導電填料及助劑混煉而成，且所述導電填料的含量為1~10%，所述助劑的含量為0.1~1%。

【專利技術屬性】
技術研發人員：李縝，王啟歲，汪濤，張江偉，張沿江，吳洋洋，王晨旭，
申請(專利權)人：合肥國軒高科動力能源有限公司，
類型：發明
國別省市：安徽;34