CN110828775A - 一种集流体电极结构、二次电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种集流体电极结构，涉及二次电池技术领域。本申请中的一种集流体电极结构，包括：集流体，该集流体包括：绝缘层；和导电层，该导电层用于承载电极活性材料，导电层设置在绝缘层的至少一个表面上；极耳，该极耳设置在所述集流体上；其中，极耳与集流体通过耐电解的粘接剂或导电胶连接，粘接剂或导电胶的粘结强度不小于7N/cm。本申请使用粘接剂或导电胶连接极耳和集流体，避免使用焊接的方式，使极耳的连接结构不会破坏绝缘层表面的导电层。此外，本申请中使用的粘接剂或导电胶具有耐电解性，且其粘结强度不小于7N/cm，保证了极耳与集流体之间的连接强度，避免在后续装配及使用过程中出现极耳与集流体分离的情况。

Description

一种集流体电极结构、二次电池及其制备方法
技术领域
本申请涉及二次电池技术领域，特别涉及到一种集流体电极结构及二次电池及其制备方法。
背景技术
二次电池，如锂离子电池，一般由电芯、电解液和电池壳组成。其中，电芯主要包括圆柱型电芯、方壳电芯、软包电芯等。以圆柱型电芯为例，其结构通常为卷绕体，由正极极片、负极极片和隔膜卷绕而成。极耳是电池结构中用来将电导出的部件，通常分别设置在正极极片和负极极片上，且极耳的一端由壳体内伸出。具体地，极片一般由集流体及涂布在集流体表面的活性物质组成，而集流体采用铜箔或铝箔制成，极耳通过焊接的方法(超焊、铆焊等)连接在集流体上。
但是，针对如公开号为CN108281662A的中国发明专利申请中公开的新型集流体，上述极耳成型方法不再适用。在该专利申请中，公开了一种集流体，包括绝缘层和导电层，绝缘层用于承载导电层，导电层用于承载电极活性材料层，且导电层位于绝缘层的至少一个表面上。由于该新型集流体中的导电层厚度为1nm-1um，在极耳焊接过程中容易破坏导电层，导电不足会使集流体失去作用，导致电池容量发挥不出来，严重的会导致负极析出锂枝晶，出现安全问题。
发明内容
本申请的首要目的是提供一种集流体电极结构，解决现有技术中一种新型集流体中的极耳成型问题，避免在极耳成型过程中破坏导电层，提高电池的安全性能。
本申请的第二目的是提供一种二次电池，解决使用现有技术中一种新型集流体而存在的安全性问题。
本申请的第三目的是提供一种二次电池的制备方法，用于制备一种具有新型集流体的二次电池。
为实现本申请的第一目的，本申请实施例采用以下技术方案：一种集流体电极结构，包括：集流体，该集流体包括：绝缘层；和导电层，该导电层用于承载电极活性材料，导电层设置在绝缘层的至少一个表面上；极耳，该极耳设置在所述集流体上；其中，极耳与集流体通过耐电解的粘接剂连接，粘接剂的粘结强度不小于7N/cm。
在上述技术方案中，本申请实施例由于通过使用粘接剂连接极耳和集流体，避免使用焊接的方式，使极耳的连接结构不会破坏绝缘层表面的导电层，保证导电层的完整性，使集流体的电池容量能够完成发挥出来，保证电池的安全性能。此外，本申请中使用的粘接剂或导电胶具有耐电解性，且其粘结强度不小于7N/cm，保证了极耳与集流体之间的连接强度，避免在后续装配及使用过程中出现极耳与集流体分离的情况。
进一步地，根据本申请实施例，其中，粘黏剂或导电胶的粘结强度大于10N/cm。
进一步地，根据本申请实施例，其中，粘黏剂采用聚甲基丙烯酸脂类、双组份AB胶、橡胶类、环氧树脂类、马来酸酐类、聚硅氧烷类、PUR聚氨酯类粘接剂或胶水中的一种或多种。
进一步地，根据本申请实施例，其中，极耳的材料采用铜箔或铝箔。
进一步地，根据本申请实施例，其中，极耳的厚度为2-20um，宽度为10-100mm。
进一步地，根据本申请实施例，其中，极耳通过粘接剂粘附在绝缘层的一侧表面，极耳与绝缘层重叠的部位为复合区域，复合区域的宽度为1mm-20mm，导电层设置在绝缘层及复合区域上。
进一步地，根据本申请实施例，其中，极耳通过粘接剂分别粘附在绝缘层两侧表面，极耳与绝缘层重叠的部位为复合区域，复合区域的宽度为1mm-20mm，导电层设置在绝缘层及复合区域上。
进一步地，根据本申请实施例，其中，极耳两侧表面分别通过粘接剂与两个集流体连接，极耳粘附在两个绝缘层的一侧表面，极耳与绝缘层重叠的部位为复合区域，复合区域的宽度为1mm-20mm，导电层设置在绝缘层及复合区域上。
进一步地，根据本申请实施例，其中，绝缘层的材料采用有机聚合物绝缘材料、无机绝缘材料、复合材料中的一种或多种。
进一步地，根据本申请实施例，其中，绝缘层的厚度为1-15um。
进一步地，根据本申请实施例，其中，导电层的材料采用铝、铜、镍、钼、银、金、钛或者石墨烯、碳纳米管中的一种或多种。
进一步地，根据本申请实施例，其中，导电层厚度为0.1-5um，表面电阻不大于1ohm/sq。
为实现本申请的第一目的，本申请实施例还公开了另一技术方案：一种流体电极结构，包括：集流体，该集流体包括：绝缘层；和导电层，该导电层用于承载电极活性材料，导电层设置在绝缘层的至少一个表面上；极耳，该极耳设置在集流体上；其中，极耳与集流体通过导电胶连接，导电胶的粘结强度不小于7N/cm。
在上述技术方案中，本申请实施例通过导电胶连接极耳和导电层，能够在极耳和导电层之间建立稳定的电性连接，且避免使用焊接的方式形成极耳，使极耳的连接结构不会破坏绝缘层表面的导电层，保证导电层的完整性，使集流体的电池容量能够完成发挥出来，保证电池的安全性能。此外，本申请中使用导电胶具有耐电解性，且其粘结强度不小于7N/cm，保证了极耳与集流体之间的连接强度，避免在后续装配及使用过程中出现极耳与集流体分离的情况。
进一步地，根据本申请实施例，其中，导电胶粘结强度大于10N/cm。
进一步地，根据本申请实施例，其中，导电胶为各向异性导电胶。
进一步地，根据本申请实施例，其中，导电胶的粘结压力为0.5-10MPa。
进一步地，根据本申请实施例，其中，极耳的材料采用铜箔或铝箔。
进一步地，根据本申请实施例，其中，极耳的厚度为2-20um，宽度为10-100mm。
进一步地，根据本申请实施例，其中，极耳通过导电胶粘附在至少一侧的导电层上，极耳与导电层重合的部位为复合区域，复合区域的宽度为0.5-20mm。
进一步地，根据本申请实施例，其中，极耳的两侧表面分别通过导电胶与两个集流体连接，极耳粘附在导电层上，极耳与导电层重合的部位为复合区域，复合区域的宽度为0.5-20mm。
进一步地，根据本申请实施例，其中，绝缘层的材料采用有机聚合物绝缘材料、无机绝缘材料、复合材料中的一种或多种。
进一步地，根据本申请实施例，其中，绝缘层的厚度为1-15um。
进一步地，根据本申请实施例，其中，导电层的材料采用铝、铜、镍、钼、银、金、钛或者石墨烯、碳纳米管中的一种或多种。
进一步地，根据本申请实施例，其中，导电层厚度为0.1-5um，表面电阻不大于1ohm/sq。
为实现本申请的第一目的，本申请实施例还公开了另一技术方案：一种集流体电机结构，其中，包括：集流体，所述集流体包括：绝缘层；和导电层，所述导电层用于承载电极活性材料，所述导电层设置在所述绝缘层的至少一个表面上；其特征在于，所述绝缘层至少一端预留有极耳区，所述极耳区内不设置导电层，所述极耳区用于印刷、打印或涂布导电浆料，所述导电浆料的附着力不小于7N/cm。
在上述技术方案中，本申请实施例通过在绝缘层的端部预留极耳区，且在极耳区内通过打印刷、打印或涂布导电浆料的方式形成类似极耳的结构，避免使用焊接的方式形成极耳，使极耳的连接结构不会破坏绝缘层表面的导电层，保证导电层的完整性，使集流体的电池容量能够完成发挥出来，保证电池的安全性能。此外，这种结构能够有效减少集流体结构的整体体积，有利于空间的节省。
进一步地，根据本申请实施例，其中，导电浆料的附着力大于10N/cm。
进一步地，根据本申请实施例，其中，导电浆料的材料采用铜、银、铝、镍、钼、钛、锡或石墨烯、碳纳米管的调配浆料中的一种或多种。
进一步地，根据本申请实施例，其中，极耳区的宽度为0.5-20mm。
进一步地，根据本申请实施例，其中，绝缘层的材料采用有机聚合物绝缘材料、无机绝缘材料、复合材料中的一种或多种。
进一步地，根据本申请实施例，其中，绝缘层的厚度为1-15um。
进一步地，根据本申请实施例，其中，导电层的材料采用铝、铜、镍、钼、银、金、钛或者石墨烯、碳纳米管中的一种或多种。
进一步地，根据本申请实施例，其中，导电层厚度为0.1-5um，表面电阻不大于1ohm/sq。
为了实现本申请的目的之二，本申请实施例采用以下技术方案：一种二次电池，包括正极极片、负极极片、隔膜和电解质，其中，正极极片包括上述的任一集流体电极结构，以及涂布在集流体表面的正极活性材料；负极极片包括上述的任一集流体电极结构，以及涂布在集流体表面的负极活性材料。
在上述技术方案中，本申请实施例通过使用上述的任一集流体电极结构，解决了现有技术中使用新型集流体而存在的安全性问题，进一步提高了二次电池的稳定性。
为了实现本申请的目的之三，本申请实施例采用以下技术方案：一种二次电池的制备方法，包括以下步骤：制备集流体电极，在所述集流体电极上涂布正极或负极活性材料，辊压模切，叠片或卷绕装配，注液，化成分容；在制备集流体电极步骤中，将极耳通过粘接剂粘附在集流体的绝缘层。
在上述技术方案中，本申请实施例通过提供一种二次电池的制备方法，在制备集流体步骤中提出了一种新型的极耳成型工艺，能够用于制备具有新型集流体的二次电池。
进一步地，根据本申请实施例，其中，在制备集流体电极步骤中，在粘附完成的绝缘层和极耳的表面形成导电层，所述导电层通过物理气相沉积、真空蒸镀、化学气相沉积、原子层沉积、磁控溅射、大功率电子束、分子束外延、印刷、涂布导电浆料中的一种或组合形式形成。
为了实现本申请的目的之三，本申请实施例还采用了另一技术方案：一种二次电池的制备方法，包括以下步骤：制备集流体电极，在集流体电极上涂布正极或负极活性材料，辊压模切，叠片或卷绕装配，注液，化成分容；在制备集流体电极步骤中，将极耳通过导电胶粘附在集流体的导电层上。
在上述技术方案中，本申请实施例通过提供一种二次电池的制备方法，在制备集流体步骤中提出了一种新型的极耳成型工艺，能够用于制备具有新型集流体的二次电池。
进一步地，根据本申请实施例，其中，在制备集流体电极步骤中，在粘附极耳之前，先将导电层通过物理气相沉积、真空蒸镀、化学气相沉积、原子层沉积、磁控溅射、大功率电子束、分子束外延、印刷、涂布导电浆料中的一种或组合形式形成于绝缘层的至少一侧表面。
为了实现本申请的目的之三，本申请实施例还采用了另一技术方案：一种二次电池的制备方法，包括以下步骤：制备集流体电极，在集流体电极上涂布正极或负极活性材料，辊压模切，叠片或卷绕装配，注液，化成分容；在制备集流体电极步骤中，将导电浆料印刷、打印或涂布在集流体绝缘层至少一端预留的极耳区上。
在上述技术方案中，本申请实施例通过提供一种二次电池的制备方法，在制备集流体步骤中提出了一种新型的极耳成型工艺，能够用于制备具有新型集流体的二次电池。
进一步地，根据本申请实施例，其中，在形成极耳之前，先将导电层通过物理气相沉积、真空蒸镀、化学气相沉积、原子层沉积、磁控溅射、大功率电子束、分子束外延、印刷、涂布导电浆料中的一种或组合形式形成于绝缘层的至少一侧表面；所述导电层形成时在绝缘层至少一端处预留极耳区。
与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
(1)本申请由于通过使用粘接剂连接极耳和集流体，避免使用焊接的方式，使极耳的连接结构不会破坏绝缘层表面的导电层，保证导电层的完整性，使集流体的电池容量能够完成发挥出来，保证电池的安全性能。此外，本申请中使用的粘接剂或导电胶具有耐电解性，且其粘结强度不小于7N/cm，保证了极耳与集流体之间的连接强度，避免在后续装配及使用过程中出现极耳与集流体分离的情况。
(2)本申请通过导电胶连接极耳和导电层，能够在极耳和导电层之间建立稳定的电性连接，且避免使用焊接的方式形成极耳，使极耳的连接结构不会破坏绝缘层表面的导电层，保证导电层的完整性，使集流体的电池容量能够完成发挥出来，保证电池的安全性能。此外，本申请中使用导电胶具有耐电解性，且其粘结强度不小于7N/cm，保证了极耳与集流体之间的连接强度，避免在后续装配及使用过程中出现极耳与集流体分离的情况。
(3)本申请通过在绝缘层的端部预留极耳区，且在极耳区内通过打印刷、打印或涂布导电浆料的方式形成类似极耳的结构，避免使用焊接的方式形成极耳，使极耳的连接结构不会破坏绝缘层表面的导电层，保证导电层的完整性，使集流体的电池容量能够完成发挥出来，保证电池的安全性能。此外，这种结构能够有效减少集流体结构的整体体积，有利于空间的节省。
(4)本申请通过使用上述的任一集流体电极结构，解决了现有技术中使用新型集流体而存在的安全性问题，进一步提高了二次电池的稳定性。
(5)本申请通过提供一种二次电池的制备方法，在制备集流体步骤中提出了一种新型的极耳成型工艺，能够用于制备具有新型集流体的二次电池。
附图说明
下面结合附图和实施例对本申请进一步说明。
图1是本申请第一具体实施例方式中的集流体电极结构示意图。
图2是本申请第二具体实施例方式中的集流体电极结构示意图。
图3是本申请第三具体实施例方式中的集流体电极结构示意图。
图4是本申请第四具体实施例方式中的集流体电极结构示意图。
图5是本申请第五具体实施例方式中的集流体电极结构示意图。
图6是本申请第六具体实施例方式中的集流体电极结构示意图。
图7是本申请第7具体实施例方式中的集流体电极结构示意图。
图8是图7的A向视图
附图中
1、极耳 2、粘接剂 3、绝缘层
4、复合区域 5、导电层 6、导电胶
7、极耳区 8、导电浆料
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“一”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
出于简明和说明的目的，实施例的原理主要通过参考例子来描述。在以下描述中，很多具体细节被提出用以提供对实施例的彻底理解。然而明显的是，对于本领域普通技术人员，这些实施例在实践中可以不限于这些具体细节。在一些实例中，没有详细地描述公知方法和结构，以避免无必要地使这些实施例变得难以理解。另外，所有实施例可以互相结合使用。
本申请提供了一种集流体电极结构，用于在如公开号为CN108281662A的中国发明专利申请中的新型集流体上形成极耳结构，避免使用焊接结构破坏集流体上的导电层。在本申请的一种集流体电极结构中，集流体包括绝缘层和导电层，导电层成型于绝缘层的至少一个表面上，用于承接电极活性物质。
与现有的集流体结构类似，绝缘层的材料采用有机聚合物绝缘材料、无机绝缘材料、复合材料中的一种或多种，且杨氏模量不小于4GPa，优选6GPa以上。具体地，绝缘层的材料优选为聚对苯二甲酸类、聚丙烯、聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚酰亚胺、聚苯乙烯系等各种热塑性高分子塑料，或者环氧树脂玻璃纤维复合材料、聚酯树脂玻璃纤维增强复合材料中的至少一种，但不是限制性的。此外，绝缘层的厚度为1-15um，优选为2-12um。
同样地，本申请中的导电层材料采用铝、铜、镍、钼、银、金、钛或者石墨烯、碳纳米管中的一种或多种。导电层的厚度为0.1-5um，优选为0.3-1um，表面电阻不大于1ohm/sq，优选控制在80mohm/sq以下。导电层的粘附性不低于4N/15mm，优选在7.5N/15mm以上。此外，上述导电层通过物理气相沉积、真空蒸镀、化学气相沉积、原子层沉积、磁控溅射、大功率电子束、分子束外延、印刷、涂布导电浆料中的一种或组合形式形成于绝缘层的至少一侧表面上。
在如上所述的集流体结构中，需要在集流体上连接极耳结构，便于进行后续电池制备步骤中的焊接工艺。
根据本申请的一种具体实施方式，极耳与集流体的复合方式如图1所示。极耳1通过粘接剂2粘附在绝缘层3的一侧表面的端部，其中极耳1与绝缘层3重叠的部位为复合区域4，导电层5通过沉积或者电镀等方式形成于绝缘层1及复合区域4上。在本实施方式中，复合区域的宽度为1mm-20mm，优选为2-10mm。
根据本申请的另一具体实施方式，极片与集流体的复合方式如图2所示。在图2中，具有两个极耳1，分别通过粘接剂2粘附在绝缘层3的两侧表面的端部，其中极耳1与绝缘层3重叠的部位为复合区域4，导电层5通过沉积或者电镀等方式形成于绝缘层1及复合区域4上。在本实施方式中，复合区域的宽度为1mm-20mm，优选为2-10mm。
根据本申请的另一具体实施方式，极片与集流体的复合方式如图3所示。在图3中，极耳1的两侧，分别通过粘接剂2与两个集流体连接，具体是极耳1的两侧分别粘附在两个集流体的绝缘层3的一侧表面。其中，极耳1与绝缘层3重叠的部位为复合区域4，导电层5通过沉积或者电镀等方式形成于绝缘层1及复合区域4上。在本实施方式中，复合区域的宽度为1mm-20mm，优选为2-10mm。
在上述三种具体实施方式中，粘接剂的粘结强度不小于7N/cm。为了进一步保证极耳与集流体之间连接结构的稳定性，更优选地，本申请中使用的粘接剂的粘结强度大于10N/cm。
此外，其中的极耳的材料采用铜箔、铝箔等具有导电性及良好延展性的金属薄膜，其厚度为2-20um，优选为4.5-12um，宽度为10-100mm，优选为10-50mm。
为了使用具有耐电解性能的粘接剂，本申请中使用的粘接剂优选采用聚甲基丙烯酸脂类、双组份AB胶、橡胶类、环氧树脂类、马来酸酐类、聚硅氧烷类、PUR聚氨酯类粘接剂或胶水中的一种或多种，但不是限制性的。
在上述的一种集流体电极结构中，由于通过使用粘接剂连接极耳和集流体，避免使用焊接的方式，使极耳的连接结构不会破坏绝缘层表面的导电层，保证导电层的完整性，使集流体的电池容量能够完成发挥出来，保证电池的安全性能。此外，本申请中使用的粘接剂具有耐电解性，且其粘结强度不小于7N/cm，保证了极耳与集流体之间的连接强度，避免在后续装配及使用过程中出现极耳与集流体分离的情况。其中，本申请通过先在绝缘层上复合极片，再在复合完成的绝缘层和极片上形成导电层，使导电层和绝缘层之间无缝衔接，能够有效降低导电层和极耳之间的电阻。
根据本申请的另一具体实施方式，极片与集流体的复合方式如图4-5所示。在图4中，集流体中的绝缘层3的表面已通过沉积或者电镀等方式形成导电层5，再将极耳1通过导电胶6粘附在一侧的导电层5上。而在图5中，具有两个极耳1，并分别通过导电胶6粘附在两侧的导电层5上。在图4和图5中，极耳1与导电层5重合的部位均为复合区域4，复合区域4的宽度为0.5-20mm，优选为1.2-10mm。
根据本申请的另一具体实施方式，极片与集流体的复合方式如图5所示。在图6中，具有两个集流体，且集流体中的绝缘层3的表面已通过沉积或者电镀等方式形成导电层5，两个集流体分别通过导电胶6与一个极耳1的两侧面连接，具体地，极耳1粘附在导电层5上，极耳1与导电层5重合的部位为复合区域4，复合区域4的宽度为0.5-20mm，优选为1.2-10mm。
在上述两种具体实施方式中，导电胶的粘结强度不小于7N/cm。为了进一步保证极耳与集流体之间连接结构的稳定性，更优选地，本申请中使用的导电胶的粘结强度大于10N/cm。
此外，本申请使用的导电胶为各向异性导电胶，且粘接压力范围为0.5-10MPa，优选为1-3MPa，厚度为5-50um，优选5-15um，能够保证极耳与导电层之间的导电性能的稳定性。在本申请中，导电胶优选采用具有亚克力(热塑性)和环氧树脂(热固性)填充物的胶体，可选用于SONY CP系列、日立AC系列，及迪睿合(Dexerials)、3M等公司的导电胶产品，但不是限制性的。
在上述的一种集流体电极机构中，本申请通过向异性导电胶连接极耳和导电层，能够在极耳和导电层之间建立稳定的电性连接，且避免使用焊接的方式形成极耳，使极耳的连接结构不会破坏绝缘层表面的导电层，保证导电层的完整性，使集流体的电池容量能够完成发挥出来，保证电池的安全性能。此外，本申请中使用导电胶具有耐电解性，且其粘结强度不小于7N/cm，保证了极耳与集流体之间的连接强度，避免在后续装配及使用过程中出现极耳与集流体分离的情况。
根据本申请的另一种实施方式，极片与集流体的复合方式如图7-8所示。在图7-8中，集流体中的绝缘层3的表面已通过沉积或者电镀等方式形成导电层5，并在绝缘层3的端部预留有极耳区7，极耳区7的内不设置导电层，用于印刷、打印或涂布导电浆料8，导电浆料8的附着力不小于7N/cm。此外，极耳区的宽度为0.5-20mm，优选为1.2-10mm。
在本申请的一种集流体电极结构中，为了进一步保证导电浆料8与集流体之间连接结构的稳定性，更优选地，导电浆料8的附着力大于10N/cm。具体地，导电浆料8的材料采用铜、银、铝、镍、钼、钛、锡或石墨烯、碳纳米管的调配浆料中的一种或多种。
在上述的具体实施例方式中，本申请通过在绝缘层上预留极耳区，且在极耳区内通过打印刷、打印或涂布导电浆料的方式形成类似极耳的结构，在保证极耳结构与导电层之间的稳定连接的同时，能够有效减少集流体结构的整体体积，有利于空间的节省。
本申请还提供了一种二次电池，包括正极极片、负极极片、隔膜和电解质，其中，正极极片包括上述所有具体实施方式中的任一集流体电极结构，以及涂布在集流体表面的正极活性材料；负极极片包括上述所有具体实施方式中的任一集流体电极结构，以及涂布在集流体表面的负极活性材料。
本申请还提供了一种二次电池的制备方法，包括以下步骤：制备集流体电极，在集流体电极上涂布正极或负极活性材料，辊压模切，叠片或卷绕装配，注液，化成分容。
在制备集流体时，根据本申请的一个具体实施方式，先在绝缘层上通过粘接剂粘附极耳，复合方式可选用干式复合或热复合；再在粘附完成的绝缘层和极耳表面形成导电层。
其中，导电层的形成工艺可以选用物理气相沉积(PVD)、真空蒸镀、化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)、磁控溅射、大功率电子束、分子束外延、印刷、涂布导电浆料中的一种或组合形式。在本实施方式中，优选采用PVD、真空蒸镀、CVD、ALD、磁控溅射等真空工艺。为保证膜层均匀性及致密性，真空工艺的真空度一般为10-7mTorr(毫托)-100Torr(托)，优选为1Torr(托)以下，更优选为10-6mTorr(毫托)-10-3mTorr(毫托)；温度控制在50-150℃，优选为70-120℃；车速可选择1-600m/min，优选为20-80m/min。
根据本申请的另一个具体实施方式，也能够先在绝缘层表面形成导电层，导电层的形成工艺与上述实施方式一致；再在导电层上通过导电胶粘附极耳，粘结温度可选择为80-220℃，优选为120-180℃；复合粘接压力范围为0.5-10MPa，优选为1-3MPa。
根据本申请的另一个具体实施方式，先在绝缘层表面形成导电层，且在绝缘层顶部预留极耳区，电层的形成工艺与上述实施方式一致；再在极耳区内印刷、打印或涂布导电浆料。
下面通过若干实施例对本申请进行说明，但本申请不限定于这些实施例。
【实施例1】
取厚度为10um的聚丙烯薄膜为正极绝缘层，取厚度为10um、宽度为20mm的铝箔为正极极耳，在该正极绝缘层一侧表面的端部粘附该正极极耳，其中的粘接剂为聚甲基丙烯酸脂类粘接剂，粘结强度为7N/cm，正极极耳与正极绝缘层的复合区域的宽度为10mm。然后，在粘附完成的正极绝缘层的两侧表面通过物理气相沉积的方式形成导电层，导电层材料为铝，导电层厚度为0.5um，形成正极集流体电极结构。
取厚度为10um的聚丙烯薄膜为负极绝缘层，取厚度为10um、宽度为20mm的铜箔为负极极耳，在该负极绝缘层一侧表面的端部粘附该负极极耳，其中的粘接剂为聚甲基丙烯酸脂类粘接剂，粘结强度为7N/cm，负极极耳与负极绝缘层的复合区域的宽度为10mm。然后，在粘附完成的负极绝缘层的两侧表面通过物理气相沉积的方式形成导电层，导电层材料为铜，导电层厚度为0.5um，形成负极集流体电极结构。
在上述正极集流体电极结构及负极集流体电极表面分别涂布正极或负极活性材料后，通过辊压模切，叠片或卷绕装配，注液，化成分容等步骤制得二次电池。
【实施例2】
除了使用的粘接剂为环氧树脂类粘接剂且粘接强度为10N/cm外，利用与实施例1相同的方法制得二次电池。
【实施例3】
取厚度为5um的聚氯乙烯薄膜为正极绝缘层，取厚度为8um、宽度为35mm的铝箔为正极极耳，在该正极绝缘层两侧表面的端部粘附该正极极耳，其中的粘接剂为橡胶类粘接剂，粘结强度为8N/cm，正极极耳与正极绝缘层的复合区域的宽度为5mm。然后，在粘附完成的正极绝缘层的两侧表面通过物理气相沉积的方式形成导电层，导电层材料为铝，导电层厚度为1um，形成正极集流体电极结构。
取厚度为5um的聚氯乙烯薄膜为正极绝缘层，取厚度为8um、宽度为35mm的铜箔为负极极耳，在该负极绝缘层两侧表面的端部粘附该负极极耳，其中的粘接剂为橡胶类粘接剂，粘结强度为8N/cm，负极极耳与负极绝缘层的复合区域的宽度为5mm。然后，在粘附完成的负极绝缘层的两侧表面通过物理气相沉积的方式形成导电层，导电层材料为铜，导电层厚度为1um，形成正极集流体电极结构。
在上述正极集流体电极结构及负极集流体电极表面分别涂布正极或负极活性材料后，通过辊压模切，叠片或卷绕装配，注液，化成分容等步骤制得二次电池。
【实施例4】
除了使用的正极导电层材料为钛、导电层厚度为0.5um，利用与实施例3相同的方法制得二次电池。
【实施例5】
取两片厚度为12um的环氧树脂玻璃纤维薄膜为正极绝缘层，取厚度为12um、宽度为50mm的铝箔为正极极耳，在该正极极耳的两侧分别粘附该两片正极绝缘层，其中的粘接剂为双组份AB胶，粘结强度为7N/cm，正极极耳与正极绝缘层的复合区域的宽度为10mm。然后，在粘附完成的正极绝缘层的两侧表面通过物理气相沉积的方式形成导电层，导电层材料为铝，导电层厚度为2um，形成正极集流体电极结构。
取两片厚度为12um的环氧树脂玻璃纤维薄膜为负极绝缘层，取厚度为12um、宽度为50mm的铜箔为负极极耳，在该正极极耳的两侧分别粘附该两片负极绝缘层，其中的粘接剂为双组份AB胶，粘结强度为7N/cm，负极极耳与负极绝缘层的复合区域的宽度为10mm。然后，在粘附完成的负极绝缘层的两侧表面通过物理气相沉积的方式形成导电层，导电层材料为铜，导电层厚度为2um，形成负极集流体电极结构。
在上述正极集流体电极结构及负极集流体电极表面分别涂布正极或负极活性材料后，通过辊压模切，叠片或卷绕装配，注液，化成分容等步骤制得二次电池。
【实施例6】
除了使用的负极导电层材料为镍、厚度为1.5um外，利用与实施例5相同的方法制得二次电池。
【实施例7】
取厚度为5um的聚乙烯薄膜为正极绝缘层，在该正极绝缘层两侧表面通过物理气相沉积的方式形成正极导电层，导电材料为铝，导电层厚度为0.7um。取厚度为10mm、宽度为30mm的铝箔为正极极耳，将该正极极耳通过导电胶粘贴在一侧的导电层上，其中导电胶为各向异性导电胶，粘结强度为7N/cm，复合区域的宽度为5mm，导电胶的的粘接压力为50MPa，导电胶的厚度为15um，形成正极集流体电极结构。
取厚度为5um的聚乙烯薄膜为负极绝缘层，在该负极绝缘层两侧表面通过物理气相沉积的方式形成负极导电层，导电材料为铝，导电层厚度为0.7um。取厚度为10mm、宽度为30mm的铜箔为负极极耳，将该负极极耳通过导电胶粘贴在一侧的导电层上，其中导电胶为各向异性导电胶，粘结强度为7N/cm，复合区域的宽度为5mm，导电胶的的粘接压力为5MPa，导电胶的厚度为15um，形成负极集流体电极结构。
在上述正极集流体电极结构及负极集流体电极表面分别涂布正极或负极活性材料后，通过辊压模切，叠片或卷绕装配，注液，化成分容等步骤制得二次电池。
【实施例8】
除了使用真空蒸镀的方式分别在正极绝缘层及负极绝缘层上形成导电层外，利用与实施例7相同的方法制得二次电池。
【实施例9】
取厚度为5um的聚乙烯薄膜为正极绝缘层，在该正极绝缘层两侧表面通过物理气相沉积的方式形成正极导电层，导电材料为铝，导电层厚度为0.7um。取两片厚度为10mm、宽度为30mm的铝箔为正极极耳，将该两片正极极耳分别通过导电胶粘贴在两侧的导电层上，其中导电胶为各向异性导电胶，粘结强度为11N/cm，复合区域的宽度为8mm，导电胶的的粘接压力为2MPa，导电胶的厚度为6um，形成正极集流体电极结构。
取厚度为5um的聚乙烯薄膜为负极绝缘层，在该负极绝缘层两侧表面通过物理气相沉积的方式形成负极导电层，导电材料为铜，导电层厚度为0.7um。取两片厚度为10mm、宽度为30mm的铜箔为负极极耳，将该两片负极极耳分别通过导电胶粘贴在两侧的导电层上，其中导电胶为各向异性导电胶，粘结强度为11N/cm，复合区域的宽度为8mm，导电胶的的粘接压力为2MPa，导电胶的厚度为6um，形成负极集流体电极结构。
在上述正极集流体电极结构及负极集流体电极表面分别涂布正极或负极活性材料后，通过辊压模切，叠片或卷绕装配，注液，化成分容等步骤制得二次电池。
【实施例10】
除了使用的正负极绝缘层为11um的聚酰亚胺薄膜外，利用与实施例9相同的方法制得二次电池。
【实施例11】
取两片厚度为12um的聚酯树脂玻璃纤维增强复合材料为正极绝缘层，在该正极绝缘层两侧表面通过物理气相沉积的方式形成正极导电层，导电材料为铝，导电层厚度为1um。取厚度为12mm、宽度为40mm的铝箔为正极极耳，将两片正极绝缘层复合在该正极极耳两侧，具体是通过导电胶将正极极耳粘贴在导电层上，其中导电胶为各向异性导电胶，粘结强度为11N/cm，复合区域的宽度为10mm，导电胶的的粘接压力为2MPa，导电胶的厚度为6um，形成正极集流体电极结构。
取两片厚度为12um的聚酯树脂玻璃纤维增强复合材料为负极绝缘层，在该负极绝缘层两侧表面通过物理气相沉积的方式形成负极导电层，导电材料为铜，导电层厚度为1um。取厚度为12mm、宽度为40mm的铜箔为负极极耳，将两片负极绝缘层复合在该负极极耳两侧，具体是通过导电胶将负极极耳粘贴在导电层上，其中导电胶为各向异性导电胶，粘结强度为11N/cm，复合区域的宽度为10mm，导电胶的的粘接压力为2MPa，导电胶的厚度为6um，形成负极集流体电极结构。
在上述正极集流体电极结构及负极集流体电极表面分别涂布正极或负极活性材料后，通过辊压模切，叠片或卷绕装配，注液，化成分容等步骤制得二次电池。
【实施例12】
除了使用的导电胶粘接强度为15N/cm、粘接压力为10MPa、厚度为50um外，利用与实施例11相同的方法制得二次电池。
【实施例13】
取厚度为12um的聚酯树脂玻璃纤维增强复合材料为正极绝缘层，在该正极绝缘层两侧表面通过物理气相沉积的方式形成正极导电层，导电层的材料为铝，导电层厚度为1um，且在正极绝缘层端部预留有极耳区，并在极耳区内印刷导电浆料，形成正极集流体电极结构。其中，导电浆料的材料采用铝，导电浆料的附着力为7N/cm，极耳区的宽度为10mm。
取厚度为12um的聚酯树脂玻璃纤维增强复合材料为负极绝缘层，在该负极绝缘层两侧表面通过物理气相沉积的方式形成负极导电层，导电层的材料为铜，导电层厚度为1um，且在负极绝缘层端部预留有极耳区，并在极耳区内印刷导电浆料，形成负极集流体电极结构。其中，导电浆料的材料采用铜，导电浆料的附着力为7N/cm，极耳区的宽度为10mm。
在上述正极集流体电极结构及负极集流体电极表面分别涂布正极或负极活性材料后，通过辊压模切，叠片或卷绕装配，注液，化成分容等步骤制得二次电池。
【实施例14】
除了使用的导电浆料接强度为10N/cm外，利用与实施例13相同的方法制得二次电池。
【对比例1】
取12um厚的铝箔为正极集流体，表面涂布三元(NCM)材料形成正极极片；取8um厚的铜箔为负极集流体，表面涂布石墨形成负极极片，通过辊压模切，叠片或卷绕装配，注液，化成分容等步骤制得二次电池。
将上述实施例及对比例得到的二次电池进行电池循环测试，其测试方法如下：
将电池分别放于25度和45度两种温度下静置24小时后分别充放电，电流1C/1C循环1000周，记录电池第1000周放电容量除以第一周放电容量得到容量保有率。
测试结果汇总如表1
表1
Figure BDA0002233614940000141
尽管上面对本申请说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本申请，但是本申请不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本申请精神和范围内，一切利用本申请构思的申请创造均在保护之列。

Claims (39)

1.一种集流体电极结构，包括：
集流体，所述集流体包括：
绝缘层；和
导电层，所述导电层用于承载电极活性材料，所述导电层设置在所述绝缘层的至少一个表面上；
极耳，所述极耳设置在所述集流体上；
其中，所述极耳与所述集流体通过耐电解的粘接剂连接，所述粘接剂的粘结强度不小于7N/cm。
2.根据权利要求1所述的一种集流体电极结构，其中，所述粘黏剂粘结强度大于10N/cm。
3.根据权利要求1所述的一种集流体电极结构，其中，所述粘黏剂采用聚甲基丙烯酸脂类、双组份AB胶、橡胶类、环氧树脂类、马来酸酐类、聚硅氧烷类、PUR聚氨酯类粘接剂或胶水中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种集流体电极结构，其中，所述极耳的材料采用铜箔或铝箔。
5.根据权利要求1所述的一种集流体电极结构，其中，所述极耳的厚度为2-20um，宽度为10-100mm。
6.根据权利要求1所述的一种集流体电极结构，其中，所述极耳通过所述粘接剂粘附在所述绝缘层的一侧表面，所述极耳与所述绝缘层重叠的部位为复合区域，所述复合区域的宽度为1mm-20mm，所述导电层设置在所述绝缘层及复合区域上。
7.根据权利要求1所述的一种集流体电极结构，其中，所述极耳通过所述粘接剂分别粘附在所述绝缘层两侧表面，所述极耳与所述绝缘层重叠的部位为复合区域，所述复合区域的宽度为1mm-20mm，所述导电层设置在所述绝缘层及复合区域上。
8.根据权利要求1所述的一种集流体电极结构，其中，所述极耳两侧表面分别通过所述粘接剂与两个集流体连接，所述极耳粘附在两个所述绝缘层的一侧表面，所述极耳与所述绝缘层重叠的部位为复合区域，所述复合区域的宽度为1mm-20mm，所述导电层设置在所述绝缘层及复合区域上。
9.根据权利要求1所述的一种集流体电极结构，其中，所述绝缘层的材料采用有机聚合物绝缘材料、无机绝缘材料、复合材料中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述的一种集流体电极结构，其中，所述绝缘层的厚度为1-15um。
11.根据权利要求1所述的一种集流体电极结构，其中，所述导电层的材料采用铝、铜、镍、钼、银、金、钛或者石墨烯、碳纳米管中的一种或多种。
12.根据权利要求1所述的一种集流体电极结构，其中，所述导电层厚度为0.1-5um，表面电阻不大于1ohm/sq。
13.一种流体电极结构，包括：
集流体，所述集流体包括：
绝缘层；和
导电层，所述导电层用于承载电极活性材料，所述导电层设置在所述绝缘层的至少一个表面上；
极耳，所述极耳设置在所述集流体上；
其中，所述极耳与所述集流体通过导电胶连接，所述导电胶的粘结强度不小于7N/cm。
14.根据权利要求14所述的一种集流体电极结构，其中，所述导电胶粘结强度大于10N/cm。
15.根据权利要求14所述的一种集流体电极结构，其中，所述导电胶为各向异性导电胶。
16.根据权利要求14所述的一种集流体电极结构，其中，所述导电胶的粘结压力为0.5-10MPa。
17.根据权利要求14所述的一种集流体电极结构，其中，所述极耳的材料采用铜箔或铝箔。
18.根据权利要求14所述的一种集流体电极结构，其中，所述极耳的厚度为2-20um，宽度为10-100mm。
19.根据权利要求14所述的一种集流体电极结构，其中，所述极耳通过所述导电胶粘附在至少一侧的所述导电层上，所述极耳与所述导电层重合的部位为复合区域，所述复合区域的宽度为0.5-20mm。
20.根据权利要求14所述的一种集流体电极结构，其中，所述极耳的两侧表面分别通过所述导电胶与两个集流体连接，所述极耳粘附在所述导电层上，所述极耳与所述导电层重合的部位为复合区域，所述复合区域的宽度为0.5-20mm。
21.根据权利要求14所述的一种集流体电极结构，其中，所述绝缘层的材料采用有机聚合物绝缘材料、无机绝缘材料、复合材料中的一种或多种。
22.根据权利要求14所述的一种集流体电极结构，其中，所述绝缘层的厚度为1-15um。
23.根据权利要求14所述的一种集流体电极结构，其中，所述导电层的材料采用铝、铜、镍、钼、银、金、钛或者石墨烯、碳纳米管中的一种或多种。
24.根据权利要求14所述的一种集流体电极结构，其中，所述导电层厚度为0.1-5um，表面电阻不大于1ohm/sq。
25.一种集流体电机结构，其中，包括：
集流体，所述集流体包括：
绝缘层；和
导电层，所述导电层用于承载电极活性材料，所述导电层设置在所述绝缘层的至少一个表面上；
其特征在于，所述绝缘层至少一端预留有极耳区，所述极耳区内不设置导电层，所述极耳区用于印刷、打印或涂布导电浆料，所述导电浆料的附着力不小于7N/cm。
26.根据权利要求25所述的一种集流体电机结构，其中，所述导电浆料的附着力大于10N/cm。
27.根据权利要求25所述的一种集流体电机结构，其中，所述导电浆料的材料采用铜、银、铝、镍、钼、钛、锡或石墨烯、碳纳米管的调配浆料中的一种或多种。
28.根据权利要求25所述的一种集流体电机结构，所述极耳区的宽度为0.5-20mm。
29.根据权利要求25所述的一种集流体电极结构，其中，所述绝缘层的材料采用有机聚合物绝缘材料、无机绝缘材料、复合材料中的一种或多种。
30.根据权利要求25所述的一种集流体电极结构，其中，所述绝缘层的厚度为1-15um。
31.根据权利要求25所述的一种集流体电极结构，其中，所述导电层的材料采用铝、铜、镍、钼、银、金、钛或者石墨烯、碳纳米管中的一种或多种。
32.根据权利要求25所述的一种集流体电极结构，其中，所述导电层厚度为0.1-5um，表面电阻不大于1ohm/sq。
33.一种二次电池，包括正极极片、负极极片、隔膜和电解质，其中，
所述正极极片包括如权利要求1-32中任一项所述的集流体电极结构，以及涂布在所述集流体表面的正极活性材料；
所述负极极片包括如权利要求1-32中任一项所述的集流体电极结构，以及涂布在所述集流体表面的负极活性材料。
34.一种二次电池的制备方法，包括以下步骤：
制备集流体电极，在所述集流体电极上涂布正极或负极活性材料，辊压模切，叠片或卷绕装配，注液，化成分容；
在所述制备集流体电极步骤中，将极耳通过粘接剂粘附在集流体的绝缘层。
35.根据权利要求34所述的一种二次电池的制备方法，其中，在所述制备集流体电极步骤中，在粘附完成的绝缘层和极耳的表面形成导电层，所述导电层通过物理气相沉积、真空蒸镀、化学气相沉积、原子层沉积、磁控溅射、大功率电子束、分子束外延、印刷、涂布导电浆料中的一种或组合形式形成。
36.一种二次电池的制备方法，包括以下步骤：
制备集流体电极，在所述集流体电极上涂布正极或负极活性材料，辊压模切，叠片或卷绕装配，注液，化成分容；
在所述制备集流体电极步骤中，将极耳通过导电胶粘附在集流体的导电层上。
37.根据权利要求36所述的一种二次电池的制备方法，其中，在所述制备集流体电极步骤中，在粘附极耳之前，先将所述导电层通过物理气相沉积、真空蒸镀、化学气相沉积、原子层沉积、磁控溅射、大功率电子束、分子束外延、印刷、涂布导电浆料中的一种或组合形式形成于绝缘层的至少一侧表面。
38.一种二次电池的制备方法，包括以下步骤：
制备集流体电极，在所述集流体电极上涂布正极或负极活性材料，辊压模切，叠片或卷绕装配，注液，化成分容；
在所述制备集流体电极中，将导电浆料印刷、打印或涂布在集流体绝缘层至少一端预留的极耳区上。
39.根据权利要求38所述的一种二次电池制备方法，其中，在所述制备集流体电极中，在形成极耳之前，先将导电层通过物理气相沉积、真空蒸镀、化学气相沉积、原子层沉积、磁控溅射、大功率电子束、分子束外延、印刷、涂布导电浆料中的一种或组合形式形成于绝缘层的至少一侧表面；所述导电层形成时在绝缘层至少一端处预留所述极耳区。
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