一种复合铝箔结构及其制备方法、极片和电池与流程

本发明属于电池材料领域，尤其涉及一种复合铝箔结构及其制备方法、极片和电池。

背景技术：

1、在目前动力电池技术状态下，集流体在锂离子电池诸多组成零件中的重量占比约为15％左右，而在动力电池高密度、高容量的发展趋势下，集流体作为一种非活性材料，在电池的工作过程中并不能为其提供能量，因此通过减少集流体在重量、体积方面的占比，进而提升活性物质在电池中的应用是提升动力电池能量密度的手段之一，基于此需求背景，对于集流体的技术升级被不断提出。

2、集流体中的铝箔-阳极的接触短路是锂离子电池内短路中最危险的模式，由此导致的安全问题频发。近年来以铝-聚合物膜-铝三明治结构的复合铝箔逐步走向锂电池学术界和产业界的视野，复合铝箔以其轻薄的特性和高安全的技术优势在锂电池应用中体现出巨大的潜力。由于导电层被绝缘的聚合物膜隔离开，无法利用传统的焊接技术把极片两侧的电子有效地引导出来，故当前复合铝箔的焊接多以滚边焊或铆焊为主，大大降低了生产节奏，同时由于制造工序的增加造成电池制备良率指数性下降，给复合铝箔的推广带来了很大的限制。故当前复合铝箔仍无法摆脱工序繁多的窘境。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，提出了一种复合铝箔结构，可使基于该复合铝箔结构的产品直接与当前的焊接工序适配，极大地便利了复合铝箔结构的制造、应用和推广，以解决当前复合铝箔无法摆脱增加工序的窘境。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种复合铝箔结构，包括绝缘体及复合于所述绝缘体的厚度方向的两表面的铝箔，所述铝箔设置有涂膜部及与所述涂膜部为一体结构的预留部；所述预留部的厚度t1与所述涂膜部的厚度t2满足关系式：t1：t2≥2，所述预留部相互叠合焊接，所述绝缘体包覆在所述涂膜部内，所述预留部叠合后凸出于所述涂膜部以在所述涂膜部上形成凹槽。所述预留部可用于直接同时加入极耳进行焊接，有效减少工序，极耳放入位置可为所述预留部向外一侧，或是两个所述预留部之间。该凹槽可用于涂覆活性物质层，涂覆活性物质层后其整体厚度与叠合焊接后的所述预留部总厚度持平，以形成平整光滑的极片。

4、优选地，所述铝箔的涂膜部厚度t2与所述绝缘体的厚度t3的比例为t2：t3≤2/3，所述预留部叠合后内陷形成可用于与极耳片同步焊接的极耳槽，相互叠合的所述预留部与所述绝缘体之间形成空隙，相连的两个所述预留部的剖面呈x型。所述绝缘体的厚度方向两面均设有一个所述涂膜部，其总厚度较之所述预留部相互叠合焊接后的厚度要小，以便在所述涂膜部上形成用于容置活性物质层的凹槽。在所述预留部与所述涂膜部的相接处，可设置有倒角，以便所述涂膜部平滑过度至所述预留部，在凹槽内填充活性物质层后，所述预留部无明显凸出于活性物质层的尖角。所述极耳槽可同步置入极耳片进行一体焊接，只需要一次焊接即可同时完成上下两个所述预留部的焊接以及极耳片和所述预留部的焊接。所述空隙可避免极耳片在焊接时焊点与所述绝缘体发生相接，从而降低焊接时对所述绝缘体的影响，焊接完成后可在x型剖面的中部凹陷处做对等分切。

5、优选地，所述铝箔的预留部面积s1与所述铝箔的涂膜部面积s2的比例为1/200≤s1：s2≤1/3。可根据设在所述预留部上的极耳尺寸及设在所述涂膜部上的活性物质层适当调整该比例。

6、优选地，所述涂膜部的方阻范围是5-50mω，预留部的方阻范围是4-20mω。

7、本发明的目的之二在于：针对现有技术的不足，而提供一种复合铝箔结构的制备方法，制备方法简单，可控性好。

8、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

9、一种复合铝箔结构的制备方法，包括如下步骤：

10、(1)对所述绝缘体的厚度方向的两表面进行涂胶处理，将所述铝箔复合在其上，叠合形成箔材基体；

11、(2)通过物理或化学工艺对该对箔材基体上所述铝箔的涂膜部进行减薄处理；

12、(3)对所述铝箔的预留部进行焊接，从而制备出如权利要求1-4任一所述的复合铝箔结构。

13、优选地，步骤(1)所述的绝缘体厚度为1-10μm，优选为6μm；所述的铝箔厚度为4-10μm，优选为5μm。

14、优选地，步骤(2)所述的铝箔的涂膜部的厚度为0.5-2μm。

15、优选地，步骤(2)所述物理工艺为激光雕刻工艺，具体为：对铝箔需要减薄处理的部分采用光强能量5-15瓦/皮秒、走带速度500mm-2000mm、雕刻步距0.03-0.1mm的技术参数；所述化学工艺为化学腐蚀工艺或蒸镀工艺，具体为：化学腐蚀工艺中采用保温温度35-50度、浓度5％-10％的氢氧化钠溶液进行涂覆；蒸镀工艺采用真空度设为≤10-3pa，干锅温度为1000-1300度，电压8v，电流450a；沉积速率300nm/s的技术参数。

16、本发明的目的之三在于：针对现有技术的不足，而提供一种极片，具有良好的电化学性能。

17、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

18、一种极片，包括上述的复合铝箔结构以及位于所述复合铝箔结构表面的活性物质层。

19、本发明的目的之四在于：针对现有技术的不足，而提供一种电池，副反应少，首次库伦效率高，循环寿命长。

20、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

21、一种电池，包括上述的极片。

22、相对于现有技术，本发明的有益效果在于：本发明提供的复合铝箔结构包括绝缘体和铝箔，绝缘体厚度方向的两表面各设有一个铝箔，其中铝箔与绝缘体叠合区域为涂膜部，铝箔侧边叠合区域为预留部，将绝缘体与铝箔叠合再对涂膜部作出减薄处理后直接对预留部进行焊接，工序简单操作便捷，无需再进行分步转接焊，与当前规模量产设备匹配性高；同时减少工序，能为企业有效降低成本；预留部直接焊接后厚度薄，对电芯头部空间造成的压力小，可进一步提升电池能量密度，焊接效果好，增强焊接可靠性。

技术特征：

1.一种复合铝箔结构，其特征在于，包括绝缘体及复合于所述绝缘体的厚度方向的两表面的铝箔，所述铝箔设置有涂膜部及与所述涂膜部为一体结构的预留部；所述预留部的厚度t1与所述涂膜部的厚度t2满足关系式t1：t2≥2，所述预留部相互叠合，所述绝缘体包覆在所述涂膜部内，所述预留部叠合后凸出于所述涂膜部以在所述涂膜部上形成凹槽。

2.根据权利要求1所述的复合铝箔结构，其特征在于，所述铝箔的涂膜部厚度t2与所述绝缘体的厚度t3的比例为t2：t3≤2/3，所述预留部叠合后内陷形成可用于与极耳片同步焊接的极耳槽，相互叠合的所述预留部与所述绝缘体之间形成空隙，相连的两个所述预留部的剖面呈x型。

3.根据权利要求2所述的复合铝箔结构，其特征在于，所述铝箔的预留部面积s1与所述铝箔的涂膜部面积s2的比例为1/200≤s1：s2≤1/3。

4.根据权利要求3所述的复合铝箔结构，其特征在于，所述涂膜部的方阻范围是5-50mω，预留部的方阻范围是4-20mω。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的复合铝箔结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的复合铝箔结构的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的绝缘体厚度为1-10μm，优选为6μm；所述的铝箔厚度为4-10μm，优选为5μm。

7.根据权利要求6所述的复合铝箔结构的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述铝箔的涂膜部的厚度为0.5-2μm。

8.根据权利要求5所述的复合铝箔结构的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述物理工艺为激光雕刻工艺，具体为：对铝箔需要减薄处理的部分采用光强能量5-15瓦/皮秒、走带速度500mm-2000mm、雕刻步距0.03-0.1mm的技术参数；所述化学工艺为化学腐蚀工艺或蒸镀工艺，具体为：化学腐蚀工艺中采用保温温度35-50度、浓度5％-10％的氢氧化钠溶液进行涂覆；蒸镀工艺采用真空度设为≤10-3pa，干锅温度为1000-1300度，电压8v，电流450a；沉积速率300nm/s的技术参数。

9.一种极片，其特征在于，所述极片包括如权利要求1-4任一项所述的复合铝箔结构以及位于所述复合铝箔结构表面的活性物质层。

10.一种电池，其特征在于，所述电池包括如权利要求9所述的极片。

技术总结本发明属于电池材料领域，尤其涉及一种复合铝箔结构及其制备方法、极片和电池，所述复合铝箔结构包括绝缘体及复合于绝缘体的厚度方向的两表面的铝箔，铝箔设置有涂膜部及与涂膜部为一体结构的预留部；预留部的厚度t<subgt;1</subgt;与涂膜部的厚度t<subgt;2</subgt;满足关系式t<subgt;1</subgt;：t<subgt;2</subgt;≥2，预留部相互叠合焊接，绝缘体包覆在涂膜部内，预留部叠合后凸出于涂膜部以在涂膜部上形成凹槽。本发明提供的复合铝箔结构，将绝缘体与铝箔叠合再对涂膜部作出减薄处理后对预留部进行焊接，工序简单操作便捷，无需再进行分步转接焊；同时减少工序，降低成本；预留部焊接后厚度薄，对电芯头部空间造成的压力小，提升电池能量密度，焊接效果好，增强焊接可靠性。技术研发人员：梁文龙,薛阳阳,马文涛受保护的技术使用者：梁文龙技术研发日：技术公布日：2024/7/25