CN113539690A - 电池电容及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种电池电容包括外壳、正极层、负极层及置于正极层与负极层之间的绝缘隔膜。所述正极层包括正极集流体及正极电极材料，所述正极集流体为具有三维通孔的第一金属集流体，所述第一金属集流体为铝材集流体，所述正极电极材料填充于正极集流体的三维通孔内部并附着于其外表面，所述负极层包括负极集流体及负极电极材料，所述负极集流体为具有三维通孔的第二金属集流体，所述第二金属集流体为铜材集流体，所述负极电极材料填充并固定于负极集流体的三维通孔内部并附着于其外表面。本发明还提供了一种电池电容的制备方法。

Description

电池电容及其制备方法
技术领域
本申请涉及储能器件技术领域，尤其涉及一种电池电容及其制备方法。
背景技术
电池电容作为近年来出现的一种新型储能器件，被越来越多地应用于电动设备，如电动汽车中。目前电池电容的研究主要集中在正负极材料的匹配上，用于应付不同的应用场景。现有的电池电容但在实际应用中存在明显的矛盾，在追求高能量密度时需要牺牲功率密度，对应地，追求高功率密度时需要牺牲能量密度。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种电池电容及其制备方法，以使电池电容同时具有高能量密度和高功率密度。
一种电池电容，包括外壳、正极层、负极层及置于正极层与负极层之间的绝缘隔膜，所述正极层包括正极集流体及正极电极材料，所述正极集流体为具有三维通孔的第一金属集流体，所述第一金属集流体为铝材集流体，所述正极电极材料填充于正极集流体的三维通孔内部并附着于其外表面，所述负极层包括负极集流体及负极电极材料，所述负极集流体为具有三维通孔的第二金属集流体，所述第二金属集流体为铜材集流体，所述负极电极材料填充并固定于负极集流体的三维通孔内部并附着于其外表面。
进一步地，所述第一金属集流体为泡沫铝箔，所述第二金属集流体为泡沫铜箔。
进一步地，所述第一金属集流体为腐蚀性铝箔，第二金属集流体为腐蚀性铜箔。
进一步地，所述第一金属集流体为铝网，第二金属集流体为铜网。
进一步地，所述正极电极材料为正极活性物质、导电剂、粘结剂、溶剂混合而成。
进一步地，所述正极活性物质为锰酸锂、钴酸锂、三元材料、活性炭或介孔炭纤维。
进一步地，所述负极电极材料为负极活性物质、导电剂、粘结剂、溶剂混合而成。
进一步地，所述负极活性物质为石墨、硬炭、软炭、或中间相炭微球。
一种电池电容的制备方法，包含以下步骤：
提供正极集流体，所述正极集流体具有三维通孔的第一金属集流体，所述第一金属集流体为铝材集流体；
提供负极集流体，所述负极集流体为具有三维通孔第二金属集流体，所述第二金属集流体为铜材集流体；
将正极电极材料填充并固定于正极集流体的三维通孔内部及其外表面以形成正极层；
将所述负极电极材料填充并固定于负极集流体的三维通孔内部及其外表面以形成负极层；
将多个所述正极层及负极层之间固定绝缘隔膜；
将第一导箔条固定于所述正极层及第一极耳上；
将第二导箔条固定于所述负极层及第二极耳上；
提供具有开口的铝塑膜并将固定在一起的正极层、绝缘隔膜及负极层置入铝塑膜中；及
注入电解液于铝塑膜中并将铝塑膜进行热塑封口。
进一步地，所述第一金属集流体为泡沫铝箔、腐蚀性铝箔或铝网，所述第二金属集流体为泡沫铜箔、腐蚀性铜箔或铜网。
上述电池电容及其制备方法分别采用铝材集流体和铜材集流体作为正负极集流体，活性物质不仅附着在集流体表面，还嵌入到集流体孔隙内部，极大的提升了正负极中活性物质的负载量，提高了正极层及负极层的导电性能，从而提升了电池电容的能量密度和功率密度。
附图说明
图1为本申请一实施方式中的一种电池电容的结构示意图。
图2为本申请一实施方式中的一种电池电容的制备方法的流程图。
主要元件符号说明
电池电容 100
外壳 10
正极层 20
负极层 30
绝缘隔膜 40
正极集流体 21
正极电极材料 22
负极集流体 31
负极电极材料 32
容置腔 11
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明实施例的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明实施例，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明实施例保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明实施例。
请参阅图1，为本申请提供的一种电池电容100的结构示意图。所述电池电容100包括外壳10、正极层20、负极层30、置于正极层20与负极层30之间的绝缘隔膜40。所述正极层20、负极层30及绝缘隔膜40固定于所述外壳10内。
所述正极层20包括正极集流体21及正极电极材料22。所述正极集流体21为具有三维通孔的第一金属集流体，所述第一金属集流体为铝材集流体。在一实施方式中，所述第一金属集流体为泡沫铝箔。在其他实施方式中，所述第一金属集流体为腐蚀性铝箔或铝网。所述正极电极材料22填充于正极集流体21的三维通孔内部并附着于其外表面。所述正极电极材料22为包括正极活性物质的第一高粘度浆料。所述正极活性物质可为锰酸锂、钴酸锂、三元材料(NCM523、NCM811等)、活性炭、介孔炭纤维等，所述第一高粘度浆料为正极活性物质、导电剂、粘结剂、溶剂混合而成。所述第一高粘度浆料采用涂布方式涂布在第一金属集流体的三维通孔内部并附着于其外表面。
所述负极层30包括负极集流体31及负极电极材料32。所述负极集流体31为具有三维通孔的第二金属集流体，所述第二金属集流体为铜材集流体。在一实施方式中，所述第二金属集流体为泡沫铜箔。在其他实施方式中，所述第二金属集流体为腐蚀性铜箔或铜网。所述负极电极材料32填充并固定于负极集流体31的三维通孔内部并附着于其外表面。所述负极电极材料32为包括负极活性物质的第二高粘度浆料，所述负极活性物质可为石墨、硬炭、软炭、中间相炭微球等，所述第二高粘度浆料为负极活性物质、导电剂、粘结剂、溶剂混合而成。所述第二高粘度浆料采用涂布方式涂布在第二金属集流体的三维通孔内部并附着于其外表面。
每一所述正极层20上固定有第一导箔条(图未示)，所述第一导箔条与第一极耳固定。在一实施方式中，通过冷压焊接将正极层20与所述第一导箔条焊接在一起，所述第一导箔条与所述第一极耳焊接在一起。
每一所述负极层30上固定有第二导箔条(图未示)，所述第二导箔条与第二极耳固定。在一实施方式中，通过冷压焊接将负极层30与所述第二导箔条焊接在一起，所述第二导箔条与所述第二极耳焊接在一起。
所述电池电容100包括间隔设置的多个所述正极层20及多个所述负极层30，每一正极层20及每一负极层30之间固定设置一所述绝缘隔膜40，以通过绝缘隔膜40将正极层20与负极层30分隔。
所述外壳10形成容置腔11，固定在一起的正极层20、绝缘隔膜40及负极层30置入所述容置腔11中，所述容置腔11中还用于容置电解液。在一实施方式中，所述外壳10包括由形成开口的铝塑膜经封口后形成，具体地，电解液、固定在一起的正极层20、绝缘隔膜40及负极层30置入具有开口的铝塑膜后，将铝塑膜进行热塑封口，形成所述容置腔11，使所述电解液、固定在一起的正极层20、绝缘隔膜40及负极层30密封于所述容置腔11中。
请参阅图2，本发明还提供了上述电池电容100的制备方法，制备方法如下。
步骤S21：提供正极集流体21，所述正极集流体21具有三维通孔的第一金属集流体，所述第一金属集流体为铝材集流体。在一实施方式中，所述第一金属集流体为泡沫铝箔。在其他实施方式中，所述第一金属集流体为腐蚀性铝箔或铝网。
步骤S22：提供负极集流体31，所述负极集流体31为具有三维通孔第二金属集流体，所述第二金属集流体为铜材集流体。在一实施方式中，所述第二金属集流体为泡沫铜箔。在其他实施方式中，所述第二金属集流体为腐蚀性铜箔或铜网。
步骤S23：将正极电极材料22填充并固定于正极集流体21的三维通孔内部及其外表面以形成正极层20。所述正极集流体21为包括正极活性物质的第一高粘度浆料。所述正极活性物质可为锰酸锂、钴酸锂、三元材料(NCM523、NCM811等)、活性炭、介孔炭纤维等，所述第一高粘度浆料为正极活性物质、导电剂、粘结剂、溶剂混合而成。所述第一高粘度浆料采用涂布方式涂布在第一金属集流体的三维通孔内部并附着于其外表面。
步骤S24：将所述负极电极材料32填充并固定于负极集流体31的三维通孔内部及其外表面以形成负极层30。所述负极集流体31为包括负极活性物质的第二高粘度浆料，所述负极活性物质可为石墨、硬炭、软炭、中间相炭微球等，所述第二高粘度浆料为负极活性物质、导电剂、粘结剂、溶剂混合而成。所述第二高粘度浆料采用涂布方式涂布在第二金属集流体的三维通孔内部并附着于其外表面。
步骤S25：将多个所述正极层20及负极层30之间固定绝缘隔膜40。
步骤S26：将第一导箔条固定于所述正极层20及第一极耳上。在一实施方式中，通过冷压焊接将正极层20与所述第一导箔条焊接在一起，所述第一导箔条与所述第一极耳焊接在一起。
步骤S27：将第二导箔条固定于所述负极层30及第二极耳上。在一实施方式中，通过冷压焊接将负极层30与所述第二导箔条焊接在一起，所述第二导箔条与所述第二极耳焊接在一起。
步骤S28：提供具有开口的铝塑膜并将固定在一起的正极层20、绝缘隔膜40及负极层30置入铝塑膜中。
步骤S29：注入电解液于铝塑膜中并将铝塑膜进行热塑封口。
上述电池电容100及其制备方法分别采用铝材集流体和铜材集流体作为正负极集流体31，活性物质不仅附着在集流体表面，还嵌入到集流体孔隙内部，极大的提升了正负极中活性物质的负载量，提高了正极层20及负极层30的导电性能，从而提升了电池电容100的能量密度和功率密度。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本申请，而并非用作为对本申请的限定，只要在本申请的实质精神范围内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本申请要求公开的范围内。

Claims (10)

1.一种电池电容，包括外壳、正极层、负极层及置于正极层与负极层之间的绝缘隔膜，其特征在于，所述正极层包括正极集流体及正极电极材料，所述正极集流体为具有三维通孔的第一金属集流体，所述第一金属集流体为铝材集流体，所述正极电极材料填充于正极集流体的三维通孔内部并附着于其外表面，所述负极层包括负极集流体及负极电极材料，所述负极集流体为具有三维通孔的第二金属集流体，所述第二金属集流体为铜材集流体，所述负极电极材料填充并固定于负极集流体的三维通孔内部并附着于其外表面。
2.如权利要求1所述的电池电容，其特征在于：所述第一金属集流体为泡沫铝箔，所述第二金属集流体为泡沫铜箔。
3.如权利要求1所述的电池电容，其特征在于：所述第一金属集流体为腐蚀性铝箔，第二金属集流体为腐蚀性铜箔。
4.如权利要求1所述的电池电容，其特征在于：所述第一金属集流体为铝网，第二金属集流体为铜网。
5.如权利要求1所述的电池电容，其特征在于：所述正极电极材料为正极活性物质、导电剂、粘结剂、溶剂混合而成。
6.如权利要求1所述的电池电容，其特征在于：所述正极活性物质为锰酸锂、钴酸锂、三元材料、活性炭或介孔炭纤维。
7.如权利要求1所述的电池电容，其特征在于：所述负极电极材料为负极活性物质、导电剂、粘结剂、溶剂混合而成。
8.如权利要求1所述的电池电容，其特征在于：所述负极活性物质为石墨、硬炭、软炭、或中间相炭微球。
9.一种电池电容的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
提供正极集流体，所述正极集流体具有三维通孔的第一金属集流体，所述第一金属集流体为铝材集流体；
提供负极集流体，所述负极集流体为具有三维通孔第二金属集流体，所述第二金属集流体为铜材集流体；
将正极电极材料填充并固定于正极集流体的三维通孔内部及其外表面以形成正极层；
将所述负极电极材料填充并固定于负极集流体的三维通孔内部及其外表面以形成负极层；
将多个所述正极层及负极层之间固定绝缘隔膜；
将第一导箔条固定于所述正极层及第一极耳上；
将第二导箔条固定于所述负极层及第二极耳上；
提供具有开口的铝塑膜并将固定在一起的正极层、绝缘隔膜及负极层置入铝塑膜中；及
注入电解液于铝塑膜中并将铝塑膜进行热塑封口。
10.如权利要求1所述的电池电容的制备方法，其特征在于：所述第一金属集流体为泡沫铝箔、腐蚀性铝箔或铝网，所述第二金属集流体为泡沫铜箔、腐蚀性铜箔或铜网。
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