锂电池用复合集流体及其制备方法

本发明涉及锂电池集流体，尤其涉及锂电池用复合集流体及其制备方法。

背景技术：

1、如今动力电池正在向高能量密度和高安全性的方向发展，这也要求我们从各个方面去优化电池。作为锂离子电池中的重要组成部分，集流体在很大程度上影响锂电池的性能，因此对集流体的优化也是必不可少的。集流体通常为铝箔和铜箔，一般正极端采用铝箔，负极端采用铜箔。复合集流体的概念是相对传统集流体而言的，它是对传统集流体的优化。复合集流体是一种具有多层结构的新型材料，通常做法是采用聚合物薄膜作为基膜，并在其表面沉积金属层。复合集流体对锂离子电池的能量密度和安全性的提升均有促进作用。

2、在复合集流体应用过程中，会受到来自其本身之外的作用。例如在锂电池循环过程中，正负极材料的体积变化会使复合集流体受到作用力，再加上锂电池内部苛刻的环境，使得复合集流体金属层存在产生裂纹的风险，严重时甚至会出现金属层和正负极材料层一同脱落的情况，并最终对锂电池的性能产生影响，而如何解决这个问题是应用复合集流体的关键。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提供一种锂电池用复合集流体，其具有质量小、厚度小、导电性好的特点。本发明还提供了这种复合集流体的制备方法。

2、本发明为解决技术问题，采用如下技术方案：

3、锂电池用复合集流体，具有层状结构，包括基膜、第一金属层及第二金属层。基膜位于层状结构的中间位置，第一金属层设置于基膜的上下表面，第二金属层设置于第一金属层的表面；所述复合集流体是对形成有第一金属层的基膜进行拉伸而发生形变后，再设置第二金属层。

4、进一步方案，所述基膜为聚合物薄膜，其厚度为1-100μm，优选1-50μm，更优选1-20μm。

5、进一步方案，所述基膜的材质为pp(聚丙烯)、pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、pi(聚酰亚胺)、pe(聚乙烯)、peek(聚醚醚酮)等中的一种或多种。

6、进一步方案，所述第一金属层为铝金属层或铜金属层。当所述复合集流体应用在电池正极端时，所述第一金属层为铝金属层。当所述复合集流体应用在电池负极端时，所述第一金属层为铜金属层。第一金属层的厚度为100-2000nm，优选500-1500nm，更优选800-1200nm。

7、进一步方案，所述第二金属层为铝金属层或铜金属层，其材质与第一金属层的材质保持一致。当所述复合集流体应用在电池正极端时，第一金属层为铝金属层，第二金属层也为铝金属层。当所述复合集流体应用在电池负极端时，第一金属层为铜金属层，第二金属层也为铜金属层。第二金属层的厚度为1-1000nm，优选10-200nm，更优选10-100nm。

8、本发明还提供上述锂电池用复合集流体的制备方法，包括以下步骤：

9、s1：选取聚合物薄膜作为基膜，在基膜的上下表面镀第一金属层，得到复合集流体基片；

10、s2：对复合集流体基片在长度方向上进行拉伸，使复合集流体基片发生一定程度的形变；

11、s3：在已经产生形变的复合集流体基片的第一金属层表面镀第二金属层，得到复合集流体。

12、进一步方案，镀第一金属层与第二金属层的方式可以是蒸镀、磁控溅射、离子镀、电镀等镀膜方式的一种或几种方式的组合。可以是一次镀或者多次镀的镀膜工艺。

13、进一步方案，对复合集流体基片进行拉伸的形变量为1％-20％，优选3％-15％，更优选5％-10％。

14、与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

15、本发明所提供的层状结构的复合集流体，由于基膜采用聚合物薄膜，能够减轻集流体的重量。本发明对复合集流体基片进行拉伸使其发生变形，提前释放形变量。在后续电池循环过程中，已经提前释放形变量的复合集流体能够抵抗正负极材料体积变化所引起的作用力，其再次发生变形的程度大大降低。

技术特征：

1.锂电池用复合集流体，其特征在于：所述复合集流体具有层状结构，包括基膜、第一金属层第二金属层；基膜位于层状结构的中间位置，第一金属层设置于基膜的上下表面，第二金属层设置于第一金属层表面；所述复合集流体是对形成有第一金属层的基膜进行拉伸而发生形变后，再设置第二金属层。

2.根据权利要求1所述的锂电池用复合集流体，其特征在于：所述基膜为聚合物薄膜，其厚度为1-100μm。

3.根据权利要求2所述的锂电池用复合集流体，其特征在于：所述基膜的材质为聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚醚醚酮中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的锂电池用复合集流体，其特征在于：所述第一金属层与所述第二金属层的材质保持一致，为铝金属层或铜金属层；当所述复合集流体应用在电池正极端时，所述第一金属层与所述第二金属层皆为铝金属层；当所述复合集流体应用在电池负极端时，所述第一金属层与所述第二金属层皆为铜金属层。

5.根据权利要求1或4所述的锂电池用复合集流体，其特征在于：第一金属层的厚度为100-2000nm。

6.根据权利要求1或4所述的锂电池用复合集流体，其特征在于：所述第二金属层的厚度为1-1000nm。

7.一种权利要求1～6中任意一项所述锂电池用复合集流体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤s2中，对复合集流体基片进行拉伸的形变量为1％-20％。

技术总结本发明公开了锂电池用复合集流体及其制备方法，该复合集流体具有层状结构，包括位于中间位置的基膜，设置于基膜上下表面的第一金属层以及设置于第一金属层表面的第二金属层，本发明对复合集流体基片进行拉伸使其发生变形，提前释放形变量。在后续电池循环过程中，已经提前释放形变量的复合集流体能够抵抗正负极材料体积变化所引起的作用力，其再次发生变形的程度大大降低。技术研发人员：张卫新,许涛,杨则恒受保护的技术使用者：合肥工业大学技术研发日：技术公布日：2024/8/5