本發(fā)明涉及二次離子電池用集流體，尤其涉及一種微孔集流體及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池負(fù)極集流體為銅箔，正極集流體為鋁箔，如圖1所示，銅箔的兩側(cè)涂覆有負(fù)極材料，鋁箔的兩側(cè)涂覆有正極材料，中間通過隔膜隔開正負(fù)極片。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，涂布有不均勻現(xiàn)象，從圖1目視可以看出，正極a面涂料有個(gè)凸起(即圖1中108)，充電時(shí)，鋰離子從正極材料脫嵌，通過隔膜嵌入到負(fù)極材料中，在正極a面108的凸起堆料處，對(duì)應(yīng)負(fù)極b面涂覆量不夠，不能給正極a面堆料處提供足夠的負(fù)極材料來吸納鋰離子，這些不能被負(fù)極材料吸納的鋰離子，就在負(fù)極表面沉積，形成枝晶，引起電芯壽命快速衰減，枝晶刺穿隔膜還會(huì)引起安全問題。

2、目前，為解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中往往采用的是微孔銅箔，如圖2所示，當(dāng)負(fù)極b面不能提供足夠的負(fù)極材料來吸納正極a面脫嵌的鋰離子時(shí)，鋰離子會(huì)通過銅箔上的209微孔，嵌入負(fù)極a面的負(fù)極材料中。如專利號(hào)cn?109056011?a公開了一種微孔銅箔的技術(shù)方案：包括生箔機(jī)架上設(shè)有電解槽，所述電解槽內(nèi)有陽極板，所述陽極板上密布眾多針點(diǎn)，所述陽極槽通過銅排與電源的正極連接，所述陽極槽上方設(shè)有與電源負(fù)極連接的陰極輥，所述陰極輥是沉積銅箔的載體，制備微孔銅箔。然而，專利號(hào)cn?109056011?a公開的技術(shù)方案所得銅箔的孔隙率20％，孔徑10微米；微孔孔徑≥1um存在的問題：目前鋰電行業(yè)涂布方式是濕法涂布，漿料中的溶劑或膠液會(huì)透過微孔流到反面，粘在涂布輥上，導(dǎo)致涂布機(jī)無法生產(chǎn)。此外，市面上暫無微孔鋁箔的報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種微孔集流體及其制備方法。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種微孔集流體，所述微孔集流體包括集流體基材，所述集流體基材表面設(shè)置有均勻分布的凸起和凹坑，所述凸起的頂端設(shè)置有直徑為10～50nm的小孔；所述集流體基材包括鋁箔基材或銅箔基材。

3、進(jìn)一步地，相鄰的所述凹坑底部間的水平間距d為40～240μm，所述凹坑的最大深度b為4～20μm，所述凹坑的水平最大寬度c為10～40μm，所述凹坑的圓弧半徑r為1～5μm。

4、進(jìn)一步地，所述凸起的尺寸參數(shù)包括：所述凸起的最大高度和最大口徑的比值1:4～1:10；所述凸起的最大高度為為4～20um，所述凸起的最大口徑為10～40um，相鄰的所述凸起底部間的水平間距為40～240um。

5、進(jìn)一步地，相鄰的所述凹坑底部和所述凸起頂端的水平距離為20～120μm。

6、第二方面，本發(fā)明提供了第一方面任一項(xiàng)所述的微孔集流體的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

7、得到集流體基材；

8、將所述集流體基材進(jìn)行第一加工，得到表面形成均勻分布凸起和凹坑的微造型集流體基材；

9、將所述微造型集流體基材進(jìn)行加熱拉伸，得到所述微孔集流體。

10、進(jìn)一步地，將所述集流體基材進(jìn)行第一加工，得到表面形成均勻分布凸起和凹坑的微造型集流體基材的步驟包括以下過程：

11、先用激光在直徑φ50mm～2000mm，長(zhǎng)度100mm～2000mm的鋼輥上微造型出集流體基材所需造型，微造型鋼輥兩個(gè)，微造型后的鋼輥稱為成型器件，再將成型器件安裝在軋機(jī)上；集流體基材從成型器件間通過，調(diào)節(jié)上下成型器件的間隙，對(duì)成型器件施加壓力，將成型器件表面造型復(fù)制到集流體基材上，造型后的集流體基材稱為微造型集流體基材。

12、進(jìn)一步地，所述集流體基材為鋁箔基材時(shí)，所述加熱拉伸的工作條件參數(shù)包括：采用五段式加熱；第一段加熱的溫度為100±50℃；第二段加熱的溫度為300±50℃；第三段加熱的溫度為500±50℃；第四段加熱的溫度為300±50℃；第五段加熱的溫度為100±50℃；

13、所述集流體基材為銅箔基材時(shí)，所述加熱拉伸的工作條件參數(shù)包括：采用五段式加熱；第一段加熱100±50℃；第二段加熱500±50℃；第三段加熱900±50℃；第四段加熱500±50℃；第五段加熱100±50℃。

14、進(jìn)一步地，所述集流體基材為鋁箔基材時(shí)，所述加熱拉伸的張力為100±50mpa；所述集流體基材為銅箔基材時(shí)，所述加熱拉伸的張力為150±50mpa。

15、進(jìn)一步地，將所述微造型集流體基材進(jìn)行加熱拉伸，得到所述微孔集流體的步驟包括以下過程：

16、將微造型集流體基材從放卷軸進(jìn)行放卷，然后依次經(jīng)過張力控制輥調(diào)整至預(yù)設(shè)加熱拉伸的張力值和五段式加熱，最后于收卷軸上進(jìn)行收卷，得到所述微孔集流體。

17、本發(fā)明實(shí)施例提供的上述技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比至少具有如下優(yōu)點(diǎn)：

18、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種微孔集流體及其制備方法，本發(fā)明提供的微孔集流體利用尖端效應(yīng)的原理，在微造型集流體凸起的尖端，造型出直徑為10～50nm的微孔，正極漿料或負(fù)極漿料無法從微孔中滲過，鋰離子能在微孔中自由遷移，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的涂布不均勻，電池充放電析鋰等問題。具體來說：

19、1)本發(fā)明提供的微孔集流體，微孔孔徑10～50nm，涂布時(shí)，正極漿料或負(fù)極漿料粘度高，表面張力大，無法從微孔集流體的a面通過微孔滲透到微孔集流體的b面，但裝配到電芯里，注液以后，電解液粘度低，表面張力小，能從微孔集流體的a面通過微孔滲透到微孔集流體的b面；離子直徑＜1nm，10～50nm孔徑足夠大量離子同時(shí)穿過。

20、2)本發(fā)明提供的微孔集流體的制備過程中利用尖端效應(yīng)的原理，如圖8所示，微造型集流體經(jīng)過加熱爐時(shí)，熱量會(huì)聚集在凸起尖端，受到拉伸時(shí)，拉力和熱量同時(shí)匯聚在尖端，在尖端拉伸出小孔，并通過控制微造型集流體表面凸起高度和口徑的比值，實(shí)現(xiàn)控制微孔的孔徑。

技術(shù)特征：

1.一種微孔集流體，其特征在于，所述微孔集流體包括集流體基材，所述集流體基材表面設(shè)置有均勻分布的凸起和凹坑，所述凸起的頂端設(shè)置有直徑為10～50nm的小孔；所述集流體基材包括鋁箔基材或銅箔基材。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微孔集流體，其特征在于，相鄰的所述凹坑底部間的水平間距d為40～240μm，所述凹坑的最大深度b為4～20μm，所述凹坑的水平最大寬度c為10～40μm，所述凹坑的圓弧半徑r為1～5μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微孔集流體，其特征在于，所述凸起的尺寸參數(shù)包括：所述凸起的最大高度和最大口徑的比值1:4～1:10；所述凸起的最大高度為為4～20um，所述凸起的最大口徑為10～40um，相鄰的所述凸起底部間的水平間距為40～240um。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微孔集流體，其特征在于，相鄰的所述凹坑底部和所述凸起頂端的水平距離為20～120μm。

5.一種權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的微孔集流體的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微孔集流體的制備方法，其特征在于，將所述集流體基材進(jìn)行第一加工，得到表面形成均勻分布凸起和凹坑的微造型集流體基材的步驟包括以下過程：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微孔集流體的制備方法，其特征在于，所述集流體基材為鋁箔基材時(shí)，所述加熱拉伸的工作條件參數(shù)包括：采用五段式加熱；第一段加熱的溫度為100±50℃；第二段加熱的溫度為300±50℃；第三段加熱的溫度為500±50℃；第四段加熱的溫度為300±50℃；第五段加熱的溫度為100±50℃；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微孔集流體的制備方法，其特征在于，所述集流體基材為鋁箔基材時(shí)，所述加熱拉伸的張力為100±50mpa；所述集流體基材為銅箔基材時(shí)，所述加熱拉伸的張力為150±50mpa。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微孔集流體的制備方法，其特征在于，將所述微造型集流體基材進(jìn)行加熱拉伸，得到所述微孔集流體的步驟包括以下過程：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種微孔集流體及其制備方法，涉及二次離子電池用集流體技術(shù)領(lǐng)域，所述微孔集流體包括集流體基材，所述集流體基材表面設(shè)置有均勻分布的凸起和凹坑，所述凸起的頂端設(shè)置有直徑為10～50nm的小孔；所述集流體基材包括鋁箔基材或銅箔基材。本發(fā)明提供的微孔集流體利用尖端效應(yīng)的原理，在微造型鋁箔凸起的尖端，造型出直徑為10～50nm的微孔，正極漿料或負(fù)極漿料無法從微孔中滲過，鋰離子能在微孔中自由遷移，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的涂布不均勻，電池充放電析鋰等問題。

技術(shù)研發(fā)人員：周素超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：榮烯新材（北京）科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30