CN108511683A - 一种高分子薄膜复合的多孔铜箔及其应用 - Google Patents

一种高分子薄膜复合的多孔铜箔及其应用 Download PDF

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童国庆
李新峰
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Abstract

本发明公开了一种高分子薄膜复合的多孔铜箔，包括铜箔和高分子薄膜，铜箔上分布有穿透铜箔的微孔，高分子薄膜上涂覆有胶层，铜箔的一面与高分子薄膜通过此胶层复合，另一面裸露。本发明还公开了一种所述高分子薄膜复合的多孔铜箔的应用。本发明复合的高分子薄膜充当隔离阻断的作用，防止多孔铜箔涂覆面未凝固的浆料通过孔洞下漏，解决了传统多孔铜箔涂布过程漏料的问题。

Description

一种高分子薄膜复合的多孔铜箔及其应用
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种高分子薄膜复合的多孔铜箔及其应用。
背景技术
众说周知，在3C数码、新能源汽车和其它应用锂离子电池的领域，对电池能量密度、功率性能和循环性能均有更高的要求。
铜箔在锂离子电池中主要是作为负极活性材料的载体以及电子传导使用的。而在现有技术背景下，一方面负极活性材料容易从铜箔上剥离开来，影响电池的寿命和性能；另一方面，锂电池中铜箔自身的重量也是控制的越来越低，以满足高能量密度需求。传统的连续致密铜箔很难满足上述两方面日益增大的需求，而多孔铜箔则能很好的解决上述问题。一般认为，多孔铜箔相比于传统连续致密铜箔有以下主要的优势，一是因其表面的微米孔使得铜箔质量可以有效的降低，增加电池的能量密度；二是多孔铜箔正反两面的活性材料可以通过孔洞相连，形成类似“工”字型的咬合，大幅度提升活性物质与铜箔的粘连强度。
然而，在多孔铜箔实际应用于锂离子电池制作存在重大的加工问题。锂离子电池的涂布包括浆料涂覆在集流体上和烘烤凝固的两个主要步骤。在多孔铜箔涂布工艺过程中，活性物质浆料会在凝固前从孔洞中不断漏下，导致不能在涂布面形成均匀面密度的活性物质层。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高分子薄膜复合的多孔铜箔及其应用，解决了传统多孔铜箔涂布过程漏料的问题。
本发明提出了一种高分子薄膜复合的多孔铜箔，包括铜箔和高分子薄膜，铜箔上分布有穿透铜箔的微孔，高分子薄膜上涂覆有胶层，铜箔的一面与高分子薄膜通过此胶层复合，另一面裸露。
优选地，所述高分子薄膜采用聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)薄膜。
优选地，所述高分子薄膜的厚度为3-50μm。
优选地，所述铜箔的厚度为5-20μm。
优选地，所述微孔的孔径为0.1-2mm。
优选地，所述胶层的厚度为0.2-20μm。
优选地，所述复合采用热压复合的方式。
本发明还提供一种锂离子电池极片，由所述高分子薄膜复合的多孔铜箔作为活性物质的载体和集流体涂布得到，所述锂离子电池极片的涂布工艺如下：
S1、涂覆：将高分子薄膜复合的多孔铜箔裸露在外的一面首先涂覆上负极浆料；
S2、烘干：将涂覆浆料的多孔铜箔烘干，使负极浆料凝固；
S3、薄膜剥离：待负极浆料烘干凝固后，将高分子薄膜连同胶层一起剥离开，使多孔铜箔另一面裸露；
S4、再涂覆及烘干：将新裸露的一面也涂覆上负极浆料并烘干，得到在多孔铜箔双面均涂覆有活性材料的锂离子电池极片。
优选地，S2中，所述烘干的温度为90-110℃。
上述锂离子电池极片的涂布工艺中，S1中负极浆料的涂覆面密度不作限定，根据具体情况进行选择即可。在本发明中，选择涂覆面密度为80g/m2。
上述在热压复合的过程中，热压压力和热压温度均不作限定，根据具体情况进行选择即可。在本发明中，选择热压压力为0.04MPa，热压温度为85℃。
上述高分子薄膜复合的多孔铜箔可通过以下方式实现：
S1、胶液制备：将聚偏氟乙烯(PVDF)粉末和水混合搅拌均匀制成胶体溶液，PVDF的固含量为10％；
S2、胶液涂覆：将制成的PVDF胶液均匀旋涂在事先准备好的高分子薄膜上，然后经过65℃温度烘干得到涂胶薄膜；
S3、复合多孔铜箔：，将多孔铜箔其中一面与涂胶薄膜的涂有胶层的一面对应，通过热压的方式复合在一起，热压压力为0.04MPa，热压温度为85℃，制得高分子薄膜复合的多孔铜箔。
本发明涂覆有胶层的高分子薄膜与多孔铜箔通过热压的方式复合，保证高分子薄膜与多孔铜箔分离时，胶层容易从铜箔脱落，并随高分子薄膜一起被分离。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)本发明提供了一种高分子薄膜复合的多孔铜箔，很好地解决了传统多孔铜箔涂布过程漏料的问题。
2)本发明复合的高分子薄膜充当隔离阻断的作用，防止多孔铜箔涂覆面未凝固的浆料通过孔洞下漏，并能够使浆料在涂布面形成均匀面密度的活性物质层；本发明能够减少浆料的浪费，降低了生产成本。
3)本发明中，高分子薄膜复合的多孔铜箔的一面涂覆的负极浆料凝固后，多孔铜箔上的高分子薄膜连同胶层可以通过剥离力从多孔铜箔上分离下来，再在新鲜裸露的铜箔表面直接涂覆负极浆料，即可得到双面均涂覆有活性材料的多孔铜箔，因另一面已经涂覆有固化的活性材料，因此不影响铜箔此表面的涂布效果。
附图说明
图1为本发明实施例1多孔铜箔示意图；
图2为本发明实施例1高分子薄膜复合的多孔铜箔示意图；
图3为本发明实施例1高分子薄膜复合的多孔铜箔涂布工艺过程示意图。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种高分子薄膜复合的多孔铜箔，包括下述制备方法：
S1、胶液制备：将聚偏氟乙烯(PVDF)粉末和水混合搅拌均匀制成胶体溶液，PVDF的固含量为10％；
S2、胶液涂覆：将制成的PVDF胶液均匀旋涂在事先准备好的厚度为12μm聚丙烯(PP)薄膜上，胶层的厚度为1.5μm，然后经过65℃温度烘干得到涂胶PP薄膜；
S3、复合多孔铜箔：选取厚度为8μm、其上微孔孔径为0.35mm的多孔铜箔，如图1所示，将其中一面与涂胶PP薄膜的涂有胶层的一面对应，通过热压的方式复合在一起，热压压力为0.04MPa，热压温度为85℃，制得高分子薄膜复合的多孔铜箔，如图2所示。
一种锂离子电池极片，由所述高分子薄膜复合的多孔铜箔作为活性物质的载体和集流体涂布得到，所述锂离子电池极片的涂布工艺如下：
S1、涂覆：将高分子薄膜复合的多孔铜箔裸露在外的一面首先涂覆上负极浆料，涂覆面密度为80g/m2；
S2、烘干：将涂覆浆料的多孔铜箔100℃的隧道烘箱中烘干，使负极浆料凝固；
S3、薄膜剥离：待负极浆料烘干凝固后，将高分子薄膜连同胶层一起剥离开，使多孔铜箔另一面裸露，如图3所示；
S4、再涂覆及烘干：将新裸露的一面也涂覆上负极浆料并烘干，得到在多孔铜箔双面均涂覆有活性材料的锂离子电池极片。
实施例2
一种高分子薄膜复合的多孔铜箔，包括下述制备方法：
S1、胶液制备：将聚偏氟乙烯(PVDF)粉末和水混合搅拌均匀制成胶体溶液，PVDF的固含量为10％；
S2、胶液涂覆：将制成的PVDF胶液均匀旋涂在事先准备好的厚度为50μm聚丙烯(PP)薄膜上，胶层的厚度为0.2μm，然后经过65℃温度烘干得到涂胶PP薄膜；
S3、复合多孔铜箔：选取厚度为5μm、其上微孔孔径为2mm的多孔铜箔，将其中一面与涂胶PP薄膜的涂有胶层的一面对应，通过热压的方式复合在一起，热压压力为0.04MPa，热压温度为85℃，制得高分子薄膜复合的多孔铜箔。
一种锂离子电池极片，由所述高分子薄膜复合的多孔铜箔作为活性物质的载体和集流体涂布得到，所述锂离子电池极片的涂布工艺如下：
S1、涂覆：将高分子薄膜复合的多孔铜箔裸露在外的一面首先涂覆上负极浆料，涂覆面密度为80g/m2；
S2、烘干：将涂覆浆料的多孔铜箔110℃的隧道烘箱中烘干，使负极浆料凝固；
S3、薄膜剥离：待负极浆料烘干凝固后，将高分子薄膜连同胶层一起剥离开，使多孔铜箔另一面裸露；
S4、再涂覆及烘干：将新裸露的一面也涂覆上负极浆料并烘干，得到在多孔铜箔双面均涂覆有活性材料的锂离子电池极片。
实施例3
一种高分子薄膜复合的多孔铜箔，包括下述制备方法：
S1、胶液制备：将聚偏氟乙烯(PVDF)粉末和水混合搅拌均匀制成胶体溶液，PVDF的固含量为10％；
S2、胶液涂覆：将制成的PVDF胶液均匀旋涂在事先准备好的厚度为3μm聚乙烯(PE)薄膜上，胶层的厚度为20μm，然后经过65℃温度烘干得到涂胶PE薄膜；
S3、复合多孔铜箔：选取厚度为20μm、其上微孔孔径为0.1mm的多孔铜箔，将其中一面与涂胶PE薄膜的涂有胶层的一面对应，通过热压的方式复合在一起，热压压力为0.04MPa，热压温度为85℃，制得高分子薄膜复合的多孔铜箔。
一种锂离子电池极片，由所述高分子薄膜复合的多孔铜箔作为活性物质的载体和集流体涂布得到，所述锂离子电池极片的涂布工艺如下：
S1、涂覆：将高分子薄膜复合的多孔铜箔裸露在外的一面首先涂覆上负极浆料，涂覆面密度为80g/m2；
S2、烘干：将涂覆浆料的多孔铜箔90℃的隧道烘箱中烘干，使负极浆料凝固；
S3、薄膜剥离：待负极浆料烘干凝固后，将高分子薄膜连同胶层一起剥离开，使多孔铜箔另一面裸露；
S4、再涂覆及烘干：将新裸露的一面也涂覆上负极浆料并烘干，得到在多孔铜箔双面均涂覆有活性材料的锂离子电池极片。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高分子薄膜复合的多孔铜箔，其特征在于，包括铜箔和高分子薄膜，铜箔上分布有穿透铜箔的微孔，高分子薄膜上涂覆有胶层，铜箔的一面与高分子薄膜通过此胶层复合，另一面裸露。
2.根据权利要求1所述高分子薄膜复合的多孔铜箔，其特征在于，所述高分子薄膜采用聚丙烯薄膜或聚乙烯薄膜。
3.根据权利要求1所述高分子薄膜复合的多孔铜箔，其特征在于，所述高分子薄膜的厚度为3-50μm。
4.根据权利要求1所述高分子薄膜复合的多孔铜箔，其特征在于，所述铜箔的厚度为5-20μm。
5.根据权利要求1所述高分子薄膜复合的多孔铜箔，其特征在于，所述微孔的孔径为0.1-2mm。
6.根据权利要求1所述高分子薄膜复合的多孔铜箔，其特征在于，所述胶层的厚度为0.2-20μm。
7.根据权利要求1所述高分子薄膜复合的多孔铜箔，其特征在于，所述复合采用热压复合的方式。
8.一种锂离子电池极片，其特征在于，由权利要求1-7任一项所述高分子薄膜复合的多孔铜箔作为活性物质的载体和集流体涂布得到，所述锂离子电池极片的涂布工艺如下：
S1、涂覆：将高分子薄膜复合的多孔铜箔裸露在外的一面首先涂覆上负极浆料；
S2、烘干：将涂覆浆料的多孔铜箔烘干，使负极浆料凝固；
S3、薄膜剥离：待负极浆料烘干凝固后，将高分子薄膜连同胶层一起剥离开，使多孔铜箔另一面裸露；
S4、再涂覆及烘干：将新裸露的一面也涂覆上负极浆料并烘干，得到在多孔铜箔双面均涂覆有活性材料的锂离子电池极片。
9.根据权利要求8所述锂离子电池极片，其特征在于，S2中，所述烘干的温度为90-110℃。
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