CN108832133A - 一种柔性集流体电池及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种柔性集流体电池及其制造方法，通过制备柔性集流体电极极片、裁切制片；将至少一组柔性集流体正负电极与至少一隔膜进行组装成为芯体以及芯体入壳、注液、封口制成柔性集流体电池。所述的柔性集流体电池包括至少一组柔性集流体正负电极；至少一置于柔性集流体正负电极之间的隔膜；以及用于浸润柔性集流体电极与隔膜的电解液；还包括一包覆柔性集流体电极，隔膜及电解液的电池外壳体。本发明的方法简单，基于现有的工艺技术进行改进，其成本低，工艺易于实现，同其锂离子电池产品具有高导电性、高安全性以及富有柔韧性等特点。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种柔性集流体电池及其制造方法。
背景技术
锂离子电池作为一种二次电池在新兴的新能源产业不断被推广于各个技术领域。锂离子电池包括正、负极集流体，附在正、负极集流体上的活性物质、置于正负极中间的隔膜以及浸润两极的电解液。其中集流体指的是用于附着电池正极、负极活性物质的金属集体，现有技术中采用的是铜箔和铝箔等金属基体。锂离子二次电池是指其中的Li+嵌入和脱逸正负极活性物质的一种可充放电的高能电池，其实际上是一种锂离子浓差电池。而集流体的主要作用是通过与活性物质相接触，将正负极活性物质因锂离子的迁移所产生的电流汇集进而对外输送电流。
针对于现有技术中的集流体采用铜箔和铝箔等金属基体，发明人在研究过程中发现采用金属基体直接作为集流体具有如下问题：
(1)采用金属基体直接作为锂离子电池的集流体在使用过程中易氧化，进而产生杂质影响锂离子电池产品性能；(2)采用金属基体直接作为锂离子电池的集流体，由于金属基体导电性(即输送电流的能力)有限，继而阻碍锂离子迁移；
(3)金属基体集流体在锂离子电池的制造过程中容易撕裂，造成断片影响其使用效果，并且影响锂离子电池安全性；(4)金属基体集流体在锂离子电池制造过程中容易出现毛刺，为锂离子电池带来安全隐患；(5)金属基体直接作为集流体，由于其表面光滑，导致其与活性物质的结合力差，造成正负极活性物质脱落，影响锂离子电池的产品质量。
为了解决金属基体直接作为锂离子电池集流体的缺陷问题，发明人通过研发提出一种新型的集流体锂离子电池及制造方法，不仅可以满足传统集流体的导电功能，而且能够解决金属基体作为集流体的缺陷性问题。
发明内容
针对现有技术中采用金属基体作为集流体存在的缺陷，本发明提出一种柔性集流体电池及其制造方法，通过采用不同物质与结构组合形成新型集流体，运用于锂离子的正、负极制造工艺及锂离子电池产品中，具有高导电性、安全性以及富有柔韧性等特点。
一种柔性集流体电池，其特征在于：包括至少一组柔性集流体正负电极；
至少一置于柔性集流体正负电极之间的隔膜；
以及用于浸润柔性集流体电极与隔膜的电解液；
还包括一包覆柔性集流体电极，隔膜及电解液的电池外壳体。
进一步的，所述的柔性集流体电极包括一柔性集流体以及附于其上至少一活性物质层。
进一步的，所述的柔性集流体正负电极包括至少一柔性集流体以及附于其上的一组相反电性的活性物质层。
进一步的，所述的活性物质层选自正极活性物质层、负极活性物质层任一种。
进一步的，所述的一组柔性集流体正负电极包括一柔性集流体以及附于其上的至少一面正极活性物质层与一柔性集流体以及附于其上的至少一面负极活性物质层。
所述的一组柔性集流体正负电极包括一柔性集流体以及附于其上的正极活性物质层和负极活性物质层。
进一步的，所述的柔性集流体包括至少一高分子材料层，作为基层；以及至少一附于基层上的多孔陶瓷层；还包括至少一附于多孔陶瓷层的导电涂层。
一种柔性集流体电池制造方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一，制备柔性集流体电极极片；
步骤二，柔性集流体电极极片裁切制片；
步骤三，将至少一组柔性集流体正负电极与至少一隔膜进行组装成为芯体；
步骤四，芯体入壳、注液、封口制成柔性集流体电池。
进一步的，所述的步骤一，制备柔性集流体电极极片，需要先制备柔性集流体，在柔性集流体的至少一面涂制活性物质层得到柔性集流体电极极片。
进一步的，所述的制备柔性集流体，是以高分子材料层作为基底，在基底的至少一表面上涂制多孔陶瓷层，再在多孔陶瓷层上涂制导电涂层。
所述的活性物质层选自正极活性物质层、负极活性物质层的任一种使用。
进一步的，所述的高分子材料层，以厚度为3～50μm、孔隙率为25～60％的高分子材料制备高分子材料层，所述的高分子材料选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酰亚胺(PI)的任一种或几种。
所述的多孔陶瓷层，在高分子材料层表面涂制200nm～5μm的多孔陶瓷层，所述的多孔陶瓷选自氧化铝、勃姆石的任一种。
所述的导电涂层，基于多孔陶瓷层上以浓度为0.5～6％的导电浆料涂制导电涂层，所述的导电浆料选自石墨烯浆料、碳纳米管浆料、导电炭黑浆料、导电石墨浆料的任一种或几种。
进一步的，所述的步骤二，柔性集流体电极极片裁切制片，将大面积极片裁切制片成为单体电池的电极，匹配单体柔性集流体正负电极成柔性集流体正负电极组。
进一步的，所述的裁切方式选自模切或分切的任一种。
进一步的，所述的步骤三，将至少一组柔性集流体正负电极与至少一隔膜进行组装成为卷芯，所述的一组柔性集流体正负电极是指步骤二所述的一柔性集流体正负电极组。
进一步的，所述的步骤三组装可根据步骤二的裁切方式选用叠片或卷绕进行使用。
有益效果
1.本发明的锂离子电池产品采用新型材料层替代传统金属基体作为锂电池电极集流体，其柔性集流体与活性物质的剥离强度为3～6N/m较于金属基体集流体与活性物质的剥离强度为0.2～1.5N/m，可见柔性集流体的使用对于集流体与活性物质层的结合力具有明显提高，有利于保证锂离子电池使用过程的循环效果及安全性能的稳定。
2.本发明的锂离子电池产品采用高分子材料层合成的柔性集流体相对电解液呈现惰性特点，解决金属基体集流体的易氧化缺陷。
3.本发明的锂离子电池产品采用高孔隙率的高分材料层，改善传统金属基体集流体无空隙阻碍锂离子迁移的问题，同时设计导电涂层替代传统金属基体集流体的引流作用，因此本发明采用的柔性集流体具有不阻碍锂离子迁移路径或缩短锂离子的迁移路径又能够迅速引导汇集电流。
4.本发明的锂离子电池产品采用高分子材料层作为基底并且与多孔陶瓷层、导电涂层合成带柔性集流体，具有一定的柔韧性，解决传统金属基体集流体容易撕裂问题，多孔陶瓷层能够有效固定柔性集流体的形状，稳定整个柔性集流体的形状。
5.本发明的锂离子电池产品采用合成的柔性集流体作为锂离子电池电极的基底层，由于其具有柔韧性，避免因其进行分切或模切而产生锋利的毛刺，为锂离子电池的制造埋下安全隐患。
6.本发明的锂离子电池产品提出柔性集流体电极通过在柔性集流体的导电涂层表面直接涂制活性物质层，改善传统金属基体集流体与活性物质层的结合力较差的问题。
7.本发明的生产工艺方法简单易于实现，柔性集流体的制造工艺基于现有的工艺技术进行改进，引用材料工艺控制要求简单及制造成本低。
附图说明
附图1：柔性集流体电极；
附图2：柔性集流体电池截面图；
附图3：一组柔性集流体正负电极(双柔性集流体)；
附图4：一组柔性集流体正负电极(单柔性集流体)；
附图标记：100-柔性集流体；101-高分子材料层；102-多孔陶瓷层；103-导电涂层；104-柔性集流体正电极；105-隔膜；106-柔性集流体负电极；107-电池外壳体；108-柔性集流体正负电极(双柔性集流体)；109-柔性集流体正负电极(单柔性集流体)；110-活性物质层；
111-正极活性物质层；112-负极活性物质层。
具体实施例
为了更进一步说明本发明的产品情况以及本发明的制造工艺过程，以下结合附图信息对本发明的技术方案展开说明。
实施例1
如附图1所示的柔性集流体100包括至少一高分子材料层101，作为基层；以及至少一附于基层上的多孔陶瓷层102；还包括至少一附于多孔陶瓷层102的导电涂层103。
在上述技术方案中，本发明的锂离子电池产品采用新型材料层替代传统金属基体制作成锂电池电极集流体，解决传统金属基体集流体与活性物质层结合力较差的问题。柔性集流体电极的使用，其柔性集流体与活性物质的剥离强度为3～6N/m较于金属基体集流体与活性物质的剥离强度为0.2～1.5N/m，可见柔性集流体的使用对于集流体与活性物质层的结合力具有明显提高，有利于保证锂离子电池使用过程的循环效果及安全性能的稳定。
实施例2
结合附图1和附图2所示，一种柔性集流体电池：包括至少一组柔性集流体正负电极108；至少一置于柔性集流体正电极104和柔性集流体负电极106之间的隔膜；以及用于浸润柔性集流体电极104、106与隔膜105的电解液；还包括一包覆柔性集流体电极104、106，隔膜105及电解液的电池外壳体107。柔性集流体正电极104包括一柔性集流体100以及附于其上两活性物质层110；柔性集流体负电极106包括一柔性集流体100以及附于其上两活性物质层110。柔性集流体正负电极108包括两柔性集流体100以及一组相反电性的活性物质层110分别附在两柔性集流体100两导电涂层103的表面。所述的活性物质层选自正极活性物质层、负极活性物质层任一种使用。
作为优选方式，如附图2所示的一组柔性集流体正负电极108具有双柔性集流体，包括一柔性集流体100以及附于其导电涂层103上的两面正极活性物质层111与一柔性集流体100以及附于其导电涂层103上的两面负极活性物质层112。
一组柔性集流体正负电极还可以如附图3所示，单柔性集流体，一组柔性集流体正负电极109包括一柔性集流体100以及附于其两导电涂层103表面上的正极活性物质层111和负极活性物质层112。
利用本发明所制得的锂离子电池，表现其整体柔性佳可弯曲，在其固定的容积内，由于本发明所采用的柔性集流体具有较轻的质量的特征，使得锂离子电池质量能量密度提升2～6％。而双面柔性集流体较于单面柔性集流体，能够更进一步提升柔性集流体的利用率减轻锂离子电池内部的柔性集流体质量，并且减少隔膜的使用量。
实施例3
柔性集流体100的制备方法，作为优选方式结合附图1所示，以厚度为3μm、孔隙率为25％的高分子材料PE制备高分子材料层101作为柔性集流体100的基底。将多孔陶瓷氧化铝涂制在高分子材料层101两表面涂制200nm得到多孔陶瓷层102。将导电炭黑浆料与纳米管进行混合得到浓度为6％的导电浆料在多孔陶瓷层102上涂导电涂层103，制得双面的柔性集流体100。
通过上述方案制得的柔性集流体100的面密度为0.1mg/cm2,孔隙率25％，优于金属集流体，例如：铝集流体3mg/cm2,孔隙率0％；铜集流体6mg/cm2,孔隙率0％。应用本方案制得的柔性集流体进行制作柔性集流体电池，其质量能量密度可以提高6％，柔性集流体电极中的柔性集流体与活性物质层的剥离强度为6N/m,优于金属集流体0.2～1.5N/m。
实施例4
柔性集流体的制备方法还可以通过以厚度为50μm、孔隙率为60％的高分子材料PP制备高分子材料层101作为柔性集流体的基底。将多孔陶瓷勃姆石涂制在高分子材料层101一表面涂制5nm得到多孔陶瓷层102。将导电石墨浆料配制得到浓度为6％的导电浆料在多孔陶瓷层102上涂导电涂层103，制得单面的柔性集流体。
在上述技术方案中，本发明中的柔性集流体面密度为1.5mg/cm2,孔隙率60％，优于金属集流体，利用上述柔性集流体制得的锂离子电池其质量能量密度可以提高2％，柔性集流体与活性物质层的剥离强度为3N/m,优于金属集流体0.2～1.5N/m。
实施例5
结合附图2和附图4所示的一种柔性集流体电池制造方法，包括以下步骤，
步骤一，制备柔性集流体电极极片10包括先制备柔性集流100，在柔性集流体100的至少一面上涂制同为正极活性物质层111或同为负极活性物质层112得到大面积的正极或负极柔性集流体电极极片6。
步骤二，柔性集流体电极极片裁切制片20包括正极或负极柔性集流体电极极片6分切21制片成为单体电池的柔性集流体正负电极，匹配单体柔性集流体正负电极成柔性集流体正负电极组108。
步骤三，根据步骤二的裁切方式分切21，将至少一组柔性集流体正负电极108与至少一隔膜105以卷绕302进行组装30成为芯体7。
步骤四，芯体7入壳、注液、封口40制成柔性集流体电池50。
通过上述方法制成的柔性集流体电池50，该柔性集流体电池中的一组柔性集流体正负电极108带有双柔性集流体100。该柔性集流体电池可以为方形或柱形的外观结构。
在本发明的柔性集流体方形或柱形电池制造过程中，采用柔性效果佳的柔性集流体作为电极基层，分切工序毛刺发生率降为0％，解决了因毛刺造成的安全性问题。同时柔性集流体的高柔韧性，使得极片在高张力情况下，无断片情况发生。柔性集流体的轻质特点，使得制得的锂离子电池，其质量能量密度提升2～6％。此外，柔性集流体的引用，使得锂离子电池整体具有可弯曲性，在电池受挤压和重物冲击的情况下，更具安全性。
实施例6
结合附图3和附图4所示的一种柔性集流体电池制造方法，包括以下步骤，
步骤一，制备柔性集流体电极极片10包括先制备双面柔性集流100，在柔性集流体100的两面涂制一正极活性物质层111和一负极活性物质层112得到大面积的正负柔性集流体电极极片6。正负柔性集流体电极极片6具有一面正极活性物质层和一面负极活性物质层。
步骤二，柔性集流体电极极片裁切制片20包括正负柔性集流体电极极片6模切22制片成为单体电池的柔性集流体正负电极组109。
步骤三，根据步骤二的裁切方式模切22，将至少一组柔性集流体正负电极109与至少一隔膜105以叠片301进行组装30成为芯体7。
步骤四，芯体7入壳、注液、封口40制成柔性集流体电池50。
通过上述方法制成的柔性集流体电池50，该柔性集流体电池中的一组柔性集流体正负电极109带有单个柔性集流体100。该柔性集流体电池可以为方形或软包电池。
在本发明的柔性集流体方形或柱形电池制造过程中，采用柔性效果佳的柔性集流体作为电极基层，模切工序毛刺发生率降为0％，解决了因毛刺造成的安全性问题。同时柔性集流体的高柔韧性，使得极片在高张力情况下，无断片情况发生。柔性集流体的轻质特点，使得制得的锂离子电池，其质量能量密度提升0.5～4％。此外，柔性集流体的引用，使得锂离子电池整体具有可弯曲性，在电池受挤压和重物冲击的情况下，更具安全性。
Claims (18)
1.一种柔性集流体电池，其特征在于：包括至少一组柔性集流体正负电极；
至少一置于柔性集流体正负电极之间的隔膜；
以及用于浸润柔性集流体电极与隔膜的电解液；
还包括一包覆柔性集流体电极、隔膜及电解液的电池外壳体。
2.根据权利要求1所述的一种柔性集流体电池，其特征在于：所述的柔性集流体电极包括一柔性集流体以及附于其上至少一活性物质层。
3.根据权利要求1所述的一种柔性集流体电池，其特征在于：所述的柔性集流体正负电极包括至少一柔性集流体以及附于其上的一组相反电性的活性物质层。
4.根据权利要求2或3所述的一种柔性集流体电池，其特征在于：所述的活性物质层选自正极活性物质层、负极活性物质层中的任一种。
5.根据权利要求1所述的一种柔性集流体电池，其特征在于：所述的一组柔性集流体正负电极包括一柔性集流体以及附于其上的至少一面正极活性物质层与一柔性集流体以及附于其上的至少一面负极活性物质层。
6.根据权利要求1所述的一种柔性集流体电池，其特征在于：所述的一组柔性集流体正负电极包括一柔性集流体以及附于其上的正极活性物质层和负极活性物质层。
7.根据权利要求2或3或5或6所述的一种柔性集流体电池，其特征在于：所述的柔性集流体包括至少一高分子材料层，作为基层；以及至少一附于基层上的多孔陶瓷层；还包括至少一附于多孔陶瓷层的导电涂层。
8.一种柔性集流体电池制造方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一，制备柔性集流体电极极片；
步骤二，将柔性集流体电极极片裁切制片；
步骤三，将至少一组柔性集流体正负电极与至少一隔膜进行组装成为芯体；
步骤四，芯体入壳、注液、封口制成柔性集流体电池。
9.根据权利要求8所述的一种柔性集流体电池制造方法，其特征在于：所述的步骤一，需要先制备柔性集流体，在柔性集流体的至少一面涂制活性物质层得到柔性集流体电极极片。
10.根据权利要求9所述的一种柔性集流体电池制造方法，其特征在于：所述的活性物质层选自正极活性物质层、负极活性物质层中的任一种。
11.根据权利要求9所述的一种柔性集流体电池制造方法，其特征在于：在步骤一中，所述的制备柔性集流体，是以高分子材料层作为基底，在基底的至少一表面上涂制多孔陶瓷层，再在多孔陶瓷层上涂制导电涂层。
12.根据权利要求11所述的一种柔性集流体电池制造方法，其特征在于：所述的高分子材料层，以厚度为3～50μm、孔隙率为25～60％的高分子材料制备高分子材料层，所述的高分子材料选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酰亚胺(PI)的任一种或几种。
13.根据权利要求11所述的一种柔性集流体电池制造方法，其特征在于：所述的多孔陶瓷层，在高分子材料层表面涂制200nm～5μm的多孔陶瓷层，所述的多孔陶瓷选自氧化铝、勃姆石的任一种。
14.根据权利要求11所述的一种柔性集流体电池制造方法，其特征在于：所述的导电涂层，基于多孔陶瓷层上以浓度为0.5～6％的导电浆料涂制导电涂层，所述的导电浆料选自石墨烯浆料、碳纳米管浆料、导电炭黑浆料、导电石墨浆料的任一种或几种。
15.根据权利要求8所述的一种柔性集流体电池制造方法，其特征在于：所述的步骤二，柔性集流体电极极片裁切制片，将大面积极片裁切制片成为单体电池的电极，匹配单体柔性集流体正负电极成柔性集流体正负电极组。
16.根据权利要求15所述的一种柔性集流体电池制造方法，其特征在于：所述的裁切方式选自模切或分切任一种。
17.根据权利要求8所述的一种柔性集流体电池制造方法，其特征在于：所述的步骤三，将至少一组柔性集流体正负电极与至少一隔膜进行组装成为卷芯，所述的一组柔性集流体正负电极是指步骤二所述的一柔性集流体正负电极组。
18.根据权利要求8所述的一种柔性集流体电池制造方法，其特征在于：所述的步骤三组装可根据步骤二的裁切方式选用叠片或卷绕进行使用。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110380058A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-10-25 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种柔性集流体及其制备方法和应用 |
| CN110550704A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-12-10 | 华南师范大学 | 一种利用混合流体电极材料实现超低能耗连续除盐的方法 |
| CN110676461A (zh) * | 2019-10-14 | 2020-01-10 | 湖北文理学院 | 一种具有柔性自支撑功能的高柔性锂离子电池织物及其制备方法 |
| CN114784289A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-07-22 | 蔚来汽车科技(安徽)有限公司 | 双极性集流体及其制备方法、锂离子电池、车辆 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090123803A1 (en) * | 2007-11-13 | 2009-05-14 | Commissariat A L'energie Atomique | Fuel cell comprising a plurality of individual cells connected in series by current collectors |
| US20090317710A1 (en) * | 2008-06-20 | 2009-12-24 | Mysticmd, Inc. | Anode, cathode, grid and current collector material for reduced weight battery and process for production thereof |
| JP2011054298A (ja) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | Hitachi Maxell Ltd | 電気化学素子 |
| CN102569881A (zh) * | 2012-01-04 | 2012-07-11 | 宁德新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池 |
| CN103427087A (zh) * | 2012-05-17 | 2013-12-04 | 清华大学 | 集流体、电化学电池电极及电化学电池 |
| CN103782414A (zh) * | 2011-09-05 | 2014-05-07 | 株式会社Ntt设施 | 非水电解液电池用隔板和非水电解液电池 |
| CN104966840A (zh) * | 2015-06-24 | 2015-10-07 | 广州鹏辉能源科技股份有限公司 | 一种高安全性的锂离子电池正极集流体及其制备方法与锂离子电池 |
| CN105140047A (zh) * | 2015-08-14 | 2015-12-09 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种柔性集流体及其制备方法和应用 |
| CN105161755A (zh) * | 2015-09-01 | 2015-12-16 | 长兴天宏锂电科技有限公司 | 一种环保型可大电流充放的聚合物电池制作方法 |
| CN105609783A (zh) * | 2016-03-29 | 2016-05-25 | 中国科学技术大学 | 一种碳结构集流体、电池负极、电池正极和锂电池 |
| CN108155387A (zh) * | 2016-12-06 | 2018-06-12 | 华为技术有限公司 | 一种弹性集流体及其制备方法、电池电极极片和柔性锂离子电池 |
-
2018
- 2018-06-14 CN CN201810611578.9A patent/CN108832133A/zh active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090123803A1 (en) * | 2007-11-13 | 2009-05-14 | Commissariat A L'energie Atomique | Fuel cell comprising a plurality of individual cells connected in series by current collectors |
| US20090317710A1 (en) * | 2008-06-20 | 2009-12-24 | Mysticmd, Inc. | Anode, cathode, grid and current collector material for reduced weight battery and process for production thereof |
| JP2011054298A (ja) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | Hitachi Maxell Ltd | 電気化学素子 |
| CN103782414A (zh) * | 2011-09-05 | 2014-05-07 | 株式会社Ntt设施 | 非水电解液电池用隔板和非水电解液电池 |
| CN102569881A (zh) * | 2012-01-04 | 2012-07-11 | 宁德新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池 |
| CN103427087A (zh) * | 2012-05-17 | 2013-12-04 | 清华大学 | 集流体、电化学电池电极及电化学电池 |
| CN104966840A (zh) * | 2015-06-24 | 2015-10-07 | 广州鹏辉能源科技股份有限公司 | 一种高安全性的锂离子电池正极集流体及其制备方法与锂离子电池 |
| CN105140047A (zh) * | 2015-08-14 | 2015-12-09 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种柔性集流体及其制备方法和应用 |
| CN105161755A (zh) * | 2015-09-01 | 2015-12-16 | 长兴天宏锂电科技有限公司 | 一种环保型可大电流充放的聚合物电池制作方法 |
| CN105609783A (zh) * | 2016-03-29 | 2016-05-25 | 中国科学技术大学 | 一种碳结构集流体、电池负极、电池正极和锂电池 |
| CN108155387A (zh) * | 2016-12-06 | 2018-06-12 | 华为技术有限公司 | 一种弹性集流体及其制备方法、电池电极极片和柔性锂离子电池 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 中国电池工业协会: "中国电池工业经营全书", 航空工业出版社, pages: 212 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110380058A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-10-25 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种柔性集流体及其制备方法和应用 |
| CN110550704A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-12-10 | 华南师范大学 | 一种利用混合流体电极材料实现超低能耗连续除盐的方法 |
| CN110676461A (zh) * | 2019-10-14 | 2020-01-10 | 湖北文理学院 | 一种具有柔性自支撑功能的高柔性锂离子电池织物及其制备方法 |
| CN114784289A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-07-22 | 蔚来汽车科技(安徽)有限公司 | 双极性集流体及其制备方法、锂离子电池、车辆 |
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