CN111193032A - 一种锂电池的集流体 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种锂电池的集流体，无纺布层；M个孔隙，M个所述孔隙均匀设置在所述无纺布层上；第一薄膜，所述第一薄膜设置在所述无纺布层的上表面；第二薄膜，所述第二薄膜设置在所述无纺布层的下表面；其中，所述第一薄膜、所述第二薄膜通过M个所述孔隙连接为一体；所述第一薄膜、所述第二薄膜的材质相同，且所述第一薄膜、所述第二薄膜均具有电子导电功能，M为正整数。通过所述集流体解决了现有技术中用铝箔或铜箔制作的集流体只能作为锂电池的正极或负极，在制作锂电池时需要加区分的技术问题，达到了集流体既可以作为锂电池的正极，也可以作为锂电池的负极，在制作锂电池时无需区分，提高制作速度的技术效果。

Description

一种锂电池的集流体
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，特别涉及一种锂电池的集流体。
背景技术
锂电池基于体积小、能量高、效率高、寿命长等优点，逐步成为一种理想电源，被广泛应用于数码电子、电器和电动汽车等领域，具有广阔的市场空间和良好的发展前景。在锂电池中，集流体指的是电池正极或负极用于附着活性物质的基体金属。集流体的作用是：与活性材料相接触，将活性材料产生的电流汇集，对外进行大电流输出。
但本申请发明人发现上述现有技术至少存在如下技术问题：
现有技术中，锂电池的集流体多为铝箔、铜箔，铜箔制作的集流体只能作为电池正极，铝箔制作的集流体只能作为电池的负极，在制作锂电池时需要加以区分。并且存在以下不足：1、由于金属铜箔、铝箔等集流体自身材质密度的原因，现有的锂电池产品重量比能量参数并不理想。也即，现有技术中单位重量的锂电池产品所能提供的能量密度有限，如果应用于交通工具等领域，电池自重较大。2、现有集流体容易腐蚀，正极集流体铝箔、负极集流体在电解液环境下，化学腐蚀、电化学腐蚀严重。
发明内容
本发明提供了一种锂电池的集流体，解决了现有技术中用铝箔或铜箔制作的集流体只能作为锂电池的正极或负极，在制作锂电池时需要加区分的技术问题，达到了集流体既可以作为锂电池的正极，也可以作为锂电池的负极，在制作锂电池时无需区分，提高制作速度的技术效果。
为解决上述问题，本发明实施例提供了一种锂电池的集流体，所述集流体包括：基膜层；M个孔隙，M个所述孔隙均匀设置在所述基膜层上；第一薄膜，所述第一薄膜设置在所述基膜层的上表面；第二薄膜，所述第二薄膜设置在所述基膜层的下表面；其中，所述第一薄膜、所述第二薄膜通过M个所述孔隙连接为一体；所述第一薄膜、所述第二薄膜的材质相同，且所述第一薄膜、所述第二薄膜均具有电子导电功能，M为正整数，其中，所述基膜的材质为PET或纸。
优选的，所述基膜层的厚度为[11μm，15μm]。
优选的，所述第一薄膜的材质为导电材料和胶粘剂的混合物。
优选的，所述导电材料材质为石墨烯、导电乙炔黑、石墨、金属粉末中的一种或几种。
优选的，所述第一薄膜、所述第二薄膜的厚度为[1μm，2μm]。
优选的，所述集流体厚度为[1μm，30μm]。
优选的，所述集流体厚度为[5μm，20μm]。
优选的，所述基膜层上的孔隙率的取值范围为[80％，90％]。
优选的，所述孔隙的直径取值范围为[10nm，10μm]。
优选的，通过浸涂或者刮涂工艺形成所述第一薄膜、所述第二薄膜。
本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
本发明实施例提供了一种锂电池的集流体，所述集流体包括：基膜层，所述基膜层为所述第一薄膜、所述第二薄膜提供载体，达到增强所述极电流柔韧性，减轻所述集流体重量的技术效果。M个所述孔隙均匀设置在所述基膜层上，所述孔隙的存在便于所述第一薄膜、所述第二薄膜的物质渗透进来，将所述第一薄膜、所述第二薄膜导通形成一体。所述第一薄膜设置在所述基膜层的上表面；所述第二薄膜设置在所述基膜层的下表面，所述第一薄膜、所述第二薄膜通过所述孔隙连接为一体，作为一个整体参与锂电池的电化学反应。通过所述锂电池的集流体解决了现有技术中用铝箔或铜箔制作的集流体只能作为锂电池的正极或负极，在制作锂电池时需要加区分的技术问题，达到了集流体既可以作为锂电池的正极，也可以作为锂电池的负极，在制作锂电池时无需区分，提高制作速度的技术效果。本申请的集流体在电池的重量比能量性能方面也取得了明显的提升效果；与此同时，本申请的集流体既可以作为锂电池正极集流体、也可以作为锂电池负极集流体，以此为前提，本申请还能在电池内部实现串联连接，成倍提高电池单品的输出电势，这是现有技术不能实现的新功能。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
图1为本发明实施例中一种锂电池的集流体的结构示意图；
附图标记说明：基膜层1；孔隙2；第一薄膜3；第二薄膜4。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种锂电池的集流体，解决了现有技术中用铝箔或铜箔制作的集流体只能作为锂电池的正极或负极，在制作锂电池时需要加区分的技术问题，达到了集流体既可以作为锂电池的正极，也可以作为锂电池的负极，在制作锂电池时无需区分，提高制作速度的技术效果。
本发明实施例中的技术方案，总体结构如下：
一种锂电池的集流体，所述集流体包括：基膜层；M个孔隙，M个所述孔隙均匀设置在所述基膜层上；第一薄膜，所述第一薄膜设置在所述基膜层的上表面；第二薄膜，所述第二薄膜设置在所述基膜层的下表面；其中，所述第一薄膜、所述第二薄膜通过M个所述孔隙连接为一体；所述第一薄膜、所述第二薄膜的材质相同，且所述第一薄膜、所述第二薄膜均具有电子导电功能，M为正整数。通过上述锂电池的集流体解决了现有技术中用铝箔或铜箔制作的集流体只能作为锂电池的正极或负极，在制作锂电池时需要加区分的技术问题，达到了集流体既可以作为锂电池的正极，也可以作为锂电池的负极，在制作锂电池时无需区分，提高制作速度的技术效果。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。
实施例一
本发明实施例提供了一种锂电池的集流体，请参考附图1，所述锂电池的集流体包括：
基膜层1；
进一步的，所述基膜层1的厚度为[11μm，15μm]。
具体而言，在锂电池中，集流体不仅能承载电极活性物质，接触电解液，将电极活性物质产生的电流汇集起来，还能为电化学反应提供电子通道，加快电子转移，将电子传输到外电路形成电流，降低锂电子电池的内阻，从而提高锂离子电池的充放电效率。现有技术中，通常采用铝箔或铜箔制作集流体，为了增强锂电池的密度，减轻电池重量，降低成本，往往减小铝箔或者铜箔的厚度，但是铝箔或者铜箔变薄后，机械强度降低，难以加工，同时金属箔变薄后，容易被电解质溶液腐蚀，影响锂电池的使用寿命。为了解决上述问题，本实施例中选用基膜作为基膜，在基膜的上、下表面涂覆导电材料的方式制作集流体，基膜不但价格便宜、质量轻、柔韧性好，还耐高温，有利于提高集流体的机械强度、减少集流体的重量。为了减小所述基膜层1在电池中所占的体积，所述基膜层1的厚度为[11μm，15μm]。
M个孔隙2，M个所述孔隙2均匀设置在所述基膜层1上，M为正整数。
进一步的，所述孔隙2的直径取值范围为[10nm，10μm]。
具体而言，M个所述孔隙2均匀设置在所述基膜层1上，且所述孔隙2为通孔，所述孔隙1的直径在10纳米到10微米之间。所述孔隙2的存在便于所述第一薄膜3、所述第二薄膜4的物质渗透进来，将所述第一薄膜3、所述第二薄膜4连成形成一体，所述第一薄膜3、所述第二薄膜4作为一个整体参与锂电池的电化学反应。
进一步的，所述基膜层1上的孔隙率的取值范围为[80％，90％]。
具体而言，孔隙率为多个所述孔隙2的面积之和与所述基膜层1面积的比率，所述孔隙率越大，所述孔隙2所占的面积越大，所述第一薄膜3、所述第二薄膜4相接触的面积越大，形成的集流体的导电性能越好。所述基膜层1的孔隙率优选为[50％，95％]，最优选的孔隙率为[80％，90％]。
第一薄膜3，所述第一薄膜3设置在所述基膜层1的上表面；
第二薄膜4，所述第二薄膜4设置在所述基膜层1的下表面；
其中，所述第一薄膜3、所述第二薄膜4通过M个所述孔隙连接为一体；
所述第一薄膜3、所述第二薄膜4的材质相同，且所述第一薄膜3、所述第二薄膜4均具有电子导电功能。
进一步的，通过浸涂或者刮涂工艺形成所述第一薄膜3、所述第二薄膜4。
具体而言，利用浸涂或者刮涂工艺，在所述基膜层1的上表面形成厚度均匀的所述第一薄膜3，在所述基膜层1的下表面形成厚度均匀的所述第二薄膜4，使制得所述集流体的电化学性质稳定。
进一步的，所述第一薄膜3、所述第二薄膜4的厚度相等，均为[1μm，2μm]。
具体而言，所述第一薄膜3、所述第二薄膜4的厚度越薄，所述第一薄膜3、所述第二薄膜4的质量越轻，本实施例中所述第一薄膜3、所述第二薄膜4的厚度相等，均为[1μm，2μm]，达到降低所述集流体的重量的技术效果。
进一步的，所述第一薄膜3的材质为导电材料和胶粘剂的混合物。
进一步的，所述导电材料为石墨烯、导电乙炔黑、石墨、金属粉末中的一种或几种。
具体而言，所述第一薄膜3、所述第二薄膜4的材质为导电材料和胶粘剂的混合物，其中胶粘剂用于将所述导电材料与所述基膜层结合在一起，所述导电材料为石墨烯、导电乙炔黑、石墨、金属粉末中的一种或几种，起到电子导电的作用。
本实施例中的所述锂电池的集流体既可以用于锂电池的正极，也可以用于锂电池的负极，作为锂电池的正极时，所述集电极阻止氧化反应的发生，抗氧化特性突出；作为锂电池的负极时，所述集电极阻止还原反应的发生，抗还原性强。
在同一个锂电池中，本实施例中的所述锂电池的集流体可以正面作为正极，背面作为负极，在电池内部实现串联。
通过本实施例中的所述锂电池的集流体，解决了现有技术中用铝箔或铜箔制作的集流体只能作为锂电池的正极或负极，在制作锂电池时需要加区分的技术问题，达到了集流体既可以作为锂电池的正极，也可以作为锂电池的负极，在制作锂电池时无需区分，提高制作速度的技术效果。
本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
本发明实施例提供了一种锂电池的集流体，所述集流体包括：基膜层，所述基膜层为所述第一薄膜、所述第二薄膜提供载体，达到增强所述极电流柔韧性，减轻所述集流体重量的技术效果。M个所述孔隙均匀设置在所述基膜层上，所述孔隙的存在便于所述第一薄膜、所述第二薄膜的物质渗透进来，将所述第一薄膜、所述第二薄膜导通形成一体。所述第一薄膜设置在所述基膜层的上表面；所述第二薄膜设置在所述基膜层的下表面，所述第一薄膜、所述第二薄膜通过所述孔隙连接为一体，作为一个整体参与锂电池的电化学反应。通过所述锂电池的集流体解决了现有技术中用铝箔或铜箔制作的集流体只能作为锂电池的正极或负极，在制作锂电池时需要加区分的技术问题，达到了集流体既可以作为锂电池的正极，也可以作为锂电池的负极，在制作锂电池时无需区分，提高制作速度的技术效果。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种锂电池的集流体，其特征在于，所述集流体包括：
基膜层；
M个孔隙，M个所述孔隙均匀设置在所述基膜层上；
第一薄膜，所述第一薄膜设置在所述基膜层的上表面；
第二薄膜，所述第二薄膜设置在所述基膜层的下表面；
其中，所述第一薄膜、所述第二薄膜通过M个所述孔隙连接为一体；
所述第一薄膜、所述第二薄膜的材质相同，且所述第一薄膜、所述第二薄膜具有电子导电功能，
M为正整数；
其中，所述基膜的材质为PET或纸。
2.如权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述基膜层的厚度为[11μm，15μm]。
3.如权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述第一薄膜的材质为导电材料和胶粘剂的混合物。
4.如权利要求3所述的集流体，其特征在于，所述导电材料材质为石墨烯、导电乙炔黑、石墨、金属粉末中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述集流体厚度为[1μm，30μm]。
6.如权利要求1-4之任一项权利要求所述的集流体，其特征在于，所述集流体厚度为[5μm，20μm]。
7.如权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述基膜层上的孔隙率的取值范围为[80％，90％]。
8.如权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述孔隙的直径取值范围为[10nm，10μm]。
9.如权利要求1所述的集流体，其特征在于，通过浸涂或者刮涂工艺形成所述第一薄膜、所述第二薄膜。
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