本發(fā)明涉及電池，尤其涉及復(fù)合集流體、采用復(fù)合集流體的電芯及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有半固態(tài)/固態(tài)電池常規(guī)采用12μm金屬鋁箔和6μm金屬銅箔作為電池集流體，集流體起到承載活性物質(zhì)，并將電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的電子匯集起來，導(dǎo)致外電路的作用。正負(fù)極單獨(dú)制片，中間隔膜隔開?，F(xiàn)有銅/鋁箔集流在電芯中的重量占比高，約15-20%，受限加工，無法進(jìn)一步減少集流體使用量，電池能量密度受限；而且現(xiàn)有極片正負(fù)極需要單獨(dú)制片，制作電芯仍需要疊片環(huán)節(jié)，制程復(fù)雜且成本高；進(jìn)一步，現(xiàn)有制程極片導(dǎo)電子/導(dǎo)離子路徑過長，制備高比能的電池，極片所需厚度較大，電池倍率性能差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種具有較高電池能量密度的復(fù)合集流體，另一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N只需要制作單電極即可疊片，極大縮短制程，且構(gòu)筑更緊密的正負(fù)極界面的電芯。

2、技術(shù)方案：

3、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N復(fù)合集流體：

4、一種復(fù)合集流體，依次包括銅箔層、涂膠層、隔膜層、涂膠層及鋁箔層；所述涂膠層將銅箔層及鋁箔層粘附在隔膜層上形成一個(gè)整體；所述隔膜層的孔隙率30-50%。

5、常規(guī)的復(fù)合集流體一般為中間高分子層，兩邊同為鋁層或者銅層作為正極或者負(fù)極的集流體，此種材料應(yīng)用在電池中，由于中間的高分子層的導(dǎo)熱性能差，另外隨著電池容量增大，單體電池傳輸?shù)碾娏髟龃螅M(jìn)而導(dǎo)致電池的產(chǎn)熱也增加，其帶來的負(fù)面效果就是安全性和電性能衰減嚴(yán)重；在本申請(qǐng)控制隔膜的空隙率，提升隔膜層傳遞熱量的性能，進(jìn)而提升復(fù)合集流體的安全性能及電性能。

6、進(jìn)一步，所述涂膠層的厚度在0.5-1.0μm。

7、進(jìn)一步，所述隔膜層的厚度在3-25μm，抗拉強(qiáng)度1000-2000kg/cm2，斷裂延伸率在5-100%。

8、進(jìn)一步，所述隔膜層為pi、pp、pe中的一種。

9、進(jìn)一步，所述鋁箔層的厚度在1-20μm；所述鋁箔層具備多孔結(jié)構(gòu)，孔隙率在30-70%；所述鋁箔層的孔徑為0.1-1.0μm，所述鋁箔層的孔徑采用激光打孔工藝制備得到。

10、進(jìn)一步，所述銅箔層的厚度在1-20μm；所述銅箔層具備多孔結(jié)構(gòu)，孔隙率在30-70%；所述銅箔層的孔徑為0.1-1.0μm，所述銅箔層的孔徑采用激光打孔工藝制備得到。

11、鋁箔層及銅箔層上設(shè)置孔徑為0.1-1.0μm的孔，控制孔隙率為30-70%，使得設(shè)置有孔徑的鋁箔層及銅箔層與設(shè)置有孔徑的隔膜相互配伍，提升了電池中導(dǎo)熱散熱性能，可提升復(fù)合集流體以及電芯、電池的安全性能及減少復(fù)合集流體以及電芯及電池的在比較高的溫度下的電性能衰減；進(jìn)一步，在電池在工作長時(shí)間的工作中內(nèi)部發(fā)生膨脹，復(fù)合集流體中鋁箔層及銅箔層中的空隙為隔膜或電池中的電解質(zhì)等物質(zhì)膨脹提供一定的緩沖空間，進(jìn)而減少電池內(nèi)部發(fā)生不可逆的損壞，降低電池性能在高溫中的衰減及提升了電池的安全性能。

12、進(jìn)一步，所述銅箔層和涂膠層之間的結(jié)合力滿足≥2nm/mm；所述涂膠層和鋁箔層之間的結(jié)合力之間滿足≥2nm/mm；所述銅箔層的長度為l1，所述隔膜的長度為l3，所述鋁箔層的長度為l5；l1＞l3，l1＞l5。

13、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N復(fù)合集流體的制備方法：

14、一種復(fù)合集流體的制備方法，在所述隔膜上雙面涂覆粘結(jié)劑，然后將銅箔和鋁箔分別熱壓在隔膜表面的粘結(jié)劑上，制備得到復(fù)合集流體。

15、第三方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N電芯的制備方法：

16、一種電芯的制備方法，包括如下制備步驟：

17、1）極卷的制備：將負(fù)極漿料涂覆在復(fù)合集流體的銅箔層一側(cè)，形成負(fù)極側(cè)，烘烤后收卷，制備得到極卷；

18、2）新型極片的制備：將正極漿料涂覆在所述極卷中的復(fù)合集流體的鋁箔層一側(cè)，形成正極側(cè)，烘烤干收卷，制備得到新型極片；

19、3）電芯的裝配：將兩個(gè)新型極片的負(fù)極側(cè)對(duì)負(fù)極側(cè)疊片，形成電芯單個(gè)結(jié)構(gòu)；將至少兩個(gè)電芯單個(gè)結(jié)構(gòu)疊加制備得到電芯。

20、集流體的多孔中間層可以起支撐活性物質(zhì)、隔絕電子短路、導(dǎo)通正負(fù)極離子的作用，疊片過程無需再外加隔膜；多孔的中間層的就可以承擔(dān)隔膜的作用，將集流體和隔膜的部件整合在一起。

21、在本申請(qǐng)中通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化不采用隔膜，提升了電芯的能量密度，使得電芯或者電池可以在相同的重量下儲(chǔ)存更多的能量，從而實(shí)現(xiàn)更長的續(xù)航里程，這對(duì)于滿足用戶日常出行需求以及減少充電次數(shù)具有重要意義;?進(jìn)一步，高能量密度的電池可以為電動(dòng)汽車提供更高的動(dòng)力輸出和加速性能，高能量密度的電池還可以支持更快的充電速度，縮短充電時(shí)間。

22、在本申請(qǐng)中散熱性能及耐膨脹性能較好的復(fù)合集流體采用不設(shè)置隔膜結(jié)構(gòu)制備電芯，制備得到的電芯不僅具有較高的能量密度及容量，而且具有較好的散熱性能及循環(huán)壽命。

23、一種電芯，采用本申請(qǐng)的電芯的制備方法制備得到。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)的有益效果：

25、1.通過在鋁箔層及銅箔層上設(shè)置空隙，縮減了鋁箔層及銅箔層的使用量，降低集流體重量占比，提高電芯能量密度，進(jìn)而提升了電性能及安全性能。

26、2.簡化正負(fù)極制片和疊片環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)單電極制片并簡單疊片即可，無需隔膜，極大簡化制程，提升效率。

27、3.在制備電芯中，不采用隔膜，解決了高比能電池厚電極導(dǎo)電子/導(dǎo)離子路徑過長問題，縮減極片導(dǎo)電子/導(dǎo)離子的路徑，提高電池倍率性能及電芯能量密度，進(jìn)而提升了電性能。

技術(shù)特征：

1.一種復(fù)合集流體，其特征在于，依次包括銅箔層、涂膠層、隔膜層、涂膠層及鋁箔層；所述涂膠層將銅箔層及鋁箔層粘附在隔膜層上形成一個(gè)整體，所述隔膜層的孔隙率30-50%。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合集流體，其特征在于，所述涂膠層的厚度在0.5-1.0μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合集流體，其特征在于，所述隔膜層的厚度在3-25μm，抗拉強(qiáng)度1000-2000kg/cm2，斷裂延伸率在5-100%。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合集流體，其特征在于，所述隔膜層為pi、pp、pe中的一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合集流體，其特征在于，所述鋁箔層的厚度在1-20μm；所述鋁箔層具備多孔結(jié)構(gòu)，孔隙率在30-70%；所述鋁箔層的孔徑為0.1-1.0μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合集流體，其特征在于，所述銅箔層的厚度在1-20μm；所述銅箔層具備多孔結(jié)構(gòu)，孔隙率在30-70%；所述銅箔層的孔徑為0.1-1.0μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合集流體，其特征在于，所述銅箔層和涂膠層之間的結(jié)合力滿足≥2nm/mm；所述涂膠層和鋁箔層之間的結(jié)合力之間滿足≥2nm/mm；所述銅箔層的長度為l1，所述隔膜的長度為l3，所述鋁箔層的長度為l5；l1＞l3，l1＞l5。

8.一種權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的復(fù)合集流體的制備方法，其特征在于，在所述隔膜上雙面涂覆粘結(jié)劑，然后將銅箔和鋁箔分別熱壓在隔膜表面的粘結(jié)劑上，制備得到復(fù)合集流體。

9.一種電芯的制備方法，其特征在于，包括如下制備步驟：

10.一種電芯，其特征在于，采用權(quán)要求9的電芯的制備方法制備得到。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及復(fù)合集流體、采用復(fù)合集流體的電芯及其制備方法。一種電芯的制備方法，包括如下制備步驟：將負(fù)極漿料涂覆在復(fù)合集流體的銅箔層一側(cè)，形成負(fù)極側(cè)，烘烤后收卷，制備得到極卷；將正極漿料涂覆在復(fù)合集流體的鋁箔層一側(cè)，形成正極側(cè)，烘烤干收卷，制備得到新型極片；將兩個(gè)新型極片的負(fù)極側(cè)對(duì)負(fù)極側(cè)進(jìn)行疊片，形成電芯單個(gè)結(jié)構(gòu)；將至少兩個(gè)電芯單個(gè)結(jié)構(gòu)疊加制備得到電芯；其中，復(fù)合集流體的隔膜層的孔隙率30?50%；本申請(qǐng)的電芯工藝縮減集流體銅箔/鋁箔使用量，提高電芯能量密度；簡化正負(fù)極制片和疊片環(huán)節(jié)，極大簡化制程，提升效率；縮減極片導(dǎo)電子/導(dǎo)離子的路徑，提高電池倍率性能。

技術(shù)研發(fā)人員：丁子軒,王行,丁大偉,陳浩俊,蘇敏
受保護(hù)的技術(shù)使用者：萬向一二三股份公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2