制备集流体的方法及集流体与流程

专利检索2025-04-24  19


本发明属于锂电池,具体涉及一种制备集流体的方法及集流体。


背景技术:

1、集流体作为锂离子电池中的重要部件,具有将电极活性物质产生的电流汇集起来以形成较大的电流对外输出的功能。为提升锂离子电池的能量密度,通常采用在聚合物的两侧表面复合金属层,形成复合集流体,复合集流体一般包括塑料薄膜及设置于塑料薄膜两个表面上的金属层。相较于金属箔集流体,这种复合集流体能够提升锂离子电池的能量密度,且使集流体向轻薄化方向发展。

2、目前,复合集流体制备工艺复杂。常规的制备方法为在塑料基材的两侧磁控溅射种子层,后电镀金属层,塑料基材需要具备预定的厚度,基材厚度大,且成本非常高。也有企业尝试采用涂覆导电层的方式替代磁控溅射种子层的步骤,如cn116564612a公开了一种用作集流体的导电膜的制备方法,需要在基材层相对的两面中的第一面所在侧先贴设第一离型载膜,之后在另一面上成型第一导电层,再将第二离型载膜贴设于第一导电层远离所述基材层的一面,去除所述第一离型载膜,最后在基材层的第一面成型第二导电层。在该方法中,基材层在开卷、传送以及贴设离型载膜的过程中容易发生收缩,实际应用中基材层的厚度无法低于4.5um。

3、此外,复合集流体通过在基底上涂布含有导电物质的墨水,干燥固化后形成导电层,为提升导电层与基底之间的粘附力,防止在加工过程或长时间使用后导电物质脱落,通常采用在导电墨水中添加胶黏剂,或在涂布前的基底上涂覆粘结剂(如热熔胶)的方式,以使得导电物质粘附于基底上,提高导电层的剥离强度,但胶黏剂/粘结剂的加入会引起导电层的信赖性风险,且导电层的剥离强度不理想。也有采用对基底表面进行糙化处理以提升导电层与基底之间结合力的工艺,但工序复杂,操作难度大,导电层的剥离强度依然不理想。

4、因此,提供一种基底层厚度小、导电层与基底层之间剥离强度大的复合集流体,对于实现集流体的轻量化、使用稳定性及延长电池的循环寿命具有重要意义。


技术实现思路

1、本发明针对现有的锂离子电池复合集流体存在基底层厚度较大、导电层与基底层之间剥离强度不理想的问题,提供了一种制备集流体的方法及集流体。

2、为了实现上述目的,本发明第一方面提供一种制备集流体的方法,所述方法包括:

3、(1)在防粘载膜的表面上成型第一导电层;

4、(2)在所述第一导电层远离所述防粘载膜的一面成型绝缘基底层;

5、(3)在所述绝缘基底层远离所述第一导电层的一面成型第二导电层,之后在所述第二导电层远离所述绝缘基底层的一面沉积第一金属层;

6、(4)将所述防粘载膜与所述第一导电层进行分离,之后在所述第一导电层远离所述绝缘基底层的一面沉积第二金属层,得到集流体;

7、其中,所述成型绝缘基底层的方法包括:铺设高温熔融聚合物、铺设化学溶剂溶融聚合物或铺设化学溶剂溶胀聚合物至所述第一导电层上,并进行逐步固化。

8、本发明第二方面提供由前述第一方面所述的方法制得的集流体。

9、本发明提供的制备集流体的方法,相较于现有方法,可使所制得的复合集流体具有更轻薄的绝缘基底层,绝缘基底层的厚度最薄可达到3μm,同时无需使用胶黏剂/粘结剂,导电层与绝缘基底层之间的剥离强度高,进而实现集流体的轻量化、使用稳定性及延长电池的循环寿命。该制备方法的工艺流程较简单,制备成本大幅降低。



技术特征:

1.一种制备集流体的方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其中,成型所述第一导电层的方法包括:在所述防粘载膜的表面上涂覆含有一维纳米导电材料的第一浆料,经固化后,形成所述第一导电层;

3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述涂覆采用的方法为刮涂、棒涂或狭缝涂布。

4.根据权利要求2或3所述的方法,其中,所述第一浆料、第二浆料中含有的一维纳米导电材料选自纳米银线、纳米铜线、纳米银包铜线、纳米金线、纳米镍线、纳米硅线和纳米碳线中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的方法,其中,所述一维纳米导电材料的线径为0.01-2μm,优选为0.01-0.1μm;线长为10-200μm,优选为10-100μm。

6.根据权利要求2-5中任意一项所述的方法,其中,所述第一浆料、第二浆料中还含有溶剂、表面活性剂和增稠剂;

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法,其中,所述高温熔融聚合物选自聚对苯二甲酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚丙乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、聚氨基甲酸酯、聚丙烯腈、聚醋酸乙烯酯、聚甲醛、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、硅橡胶、聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜和聚苯醚中的至少一种,优选为聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯;

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法,其中,所述第一金属层和第二金属层的材质相同,选自铜或铝;

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法,其中,所述绝缘基底层的厚度为3-10μm,优选为3-4.5μm;

10.一种由权利要求1-9中任意一项所述的方法制得的集流体。


技术总结
本发明属于锂电池技术领域,公开了一种制备集流体的方法及集流体。方法包括:(1)在防粘载膜上成型第一导电层;(2)在所述第一导电层远离所述防粘载膜的一面成型绝缘基底层;(3)在所述绝缘基底层远离所述第一导电层的一面成型第二导电层,之后在所述第二导电层远离所述绝缘基底层的一面沉积第一金属层;(4)将所述防粘载膜与所述第一导电层进行分离,之后在所述第一导电层远离所述绝缘基底层的一面沉积第二金属层,得到集流体;其中,成型绝缘基底层的方法包括:铺设高温熔融聚合物、铺设化学溶剂溶融聚合物或铺设化学溶剂溶胀聚合物至所述第一导电层上,并逐步固化。所制得的集流体的导电层与绝缘基底层之间的剥离强度高,轻量化。

技术研发人员:谢楷,贡原
受保护的技术使用者:苏州安腾纳米科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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