CN113903876A - 锂铜复合带及其制备方法与设备 - Google Patents

锂铜复合带及其制备方法与设备 Download PDF

Info

Publication number
CN113903876A
CN113903876A CN202010645172.XA CN202010645172A CN113903876A CN 113903876 A CN113903876 A CN 113903876A CN 202010645172 A CN202010645172 A CN 202010645172A CN 113903876 A CN113903876 A CN 113903876A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium
foil
copper
copper foil
composite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010645172.XA
Other languages
English (en)
Inventor
齐大志
程滋平
吴春敢
刘慧芳
陈强
牟瀚波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Energy Lithium Co ltd
Original Assignee
China Energy Lithium Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Energy Lithium Co ltd filed Critical China Energy Lithium Co ltd
Priority to CN202010645172.XA priority Critical patent/CN113903876A/zh
Publication of CN113903876A publication Critical patent/CN113903876A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
    • H01M4/0435—Rolling or calendering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/20—Layered products comprising a layer of metal comprising aluminium or copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form
    • B32B3/02—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions
    • B32B3/06—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions for securing layers together; for attaching the product to another member, e.g. to a support, or to another product, e.g. groove/tongue, interlocking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form
    • B32B3/26—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
    • B32B3/266—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by an apertured layer, the apertures going through the whole thickness of the layer, e.g. expanded metal, perforated layer, slit layer regular cells B32B3/12
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/10—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B38/04—Punching, slitting or perforating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B38/16—Drying; Softening; Cleaning
    • B32B38/164—Drying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1395—Processes of manufacture of electrodes based on metals, Si or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/381—Alkaline or alkaline earth metals elements
    • H01M4/382—Lithium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B38/04—Punching, slitting or perforating
    • B32B2038/047—Perforating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B38/16—Drying; Softening; Cleaning
    • B32B38/164—Drying
    • B32B2038/166—Removing moisture
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00—Electrical equipment
    • B32B2457/10—Batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027—Negative electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

本发明提供了锂铜复合带及其制备方法与设备。本发明的锂铜复合带包括：铜箔，所述铜箔具有2‑12μm的厚度，分为扎孔区域和未扎孔区域，其中扎孔区域具有多个孔隙，孔隙间距小于5mm，孔隙直径小于2mm，且孔隙边缘处具有以尖刺或凸起的形式存留的铜箔；和复合到所述铜箔的至少一个表面上且至少覆盖所述扎孔区域的至少一部分的锂箔，其中所述尖刺或凸起嵌入所述锂箔中。本发明的锂铜复合带中铜箔与锂箔具备非常高的复合强度，解决了锂箔和铜箔粘结不牢的问题，避免了电池工作过程中锂金属的断电问题；另一方面，本发明提供的方法解决了超薄铜箔锂铜复合带的生产问题，使得生产铜箔厚度12μm以下的锂铜复合带成为现实。

Description

锂铜复合带及其制备方法与设备
技术领域
本发明涉及储能技术领域，尤其涉及高复合强度的锂铜复合带及其制备方法与设备。
背景技术
锂电池因其能量密度高，循环寿命长和适用温度范围广的优点而被广泛的应用于航空航天，计算机，移动通讯设备，机器人和电动汽车等领域。目前常用的锂电池负极材料为石墨材料，石墨负极的比容量372mAh/g，传统石墨负极体系的能量密度已无太大的提升空间。金属锂的理论比容量为3860mAh/g，氧化还原电位低，金属锂被业内认为是高能量密度电池的最终负极解决方案。因此，制备复合金属锂带(尤其是超薄复合金属锂带)成为当前的研究热点。
目前，国内外制备复合金属锂带的方法主要包括：(1)用湿法补锂：把锂粉溶于有机溶剂中，采用喷洒/滴加溶液的方式补锂。此方法工序复杂；对锂粉依赖度高，锂粉制备成本高；干燥过程有大量有机溶剂挥发；制备的锂铜复合带中锂层厚度通常在100μm以上。(2)采用机械辊压复合的方法制备锂铜复合带。这类方式生产简单，精度高，投入成本低；但由于锂铜两种金属之间的力学性能差异很大，辊压压力较小时生产的锂铜复合带经常存在结合能力不够，在电池使用过程中导致金属锂断电，影响电池使用效果和寿命；而辊压压力较大时经常导致铜箔破碎，导致产品无法使用。因此，此方法通常用于生产铜箔厚度12μm以上的锂铜复合带使用。
综上，锂层厚度100μm以上、铜箔厚度12μm以上的锂铜复合带业内已经可以实现量产。但铜箔厚度12微米以下，且锂箔厚度小于100μm的高复合强度的锂铜复合带批量生产一直是业内急需解决的瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供高复合强度的锂铜复合带制备方法和设备，以解决锂箔和铜箔粘结不牢的问题，避免电池工作过程中锂金属的断电问题；另一方面，本发明提供的方法可以解决超薄高复合强度的锂铜复合带的生产问题，使得生产铜箔厚度12μm以下，锂箔厚度100微米以下的高复合强度的锂铜复合带成为现实。
本发明一个方面旨在提供一种锂铜复合带，所述锂铜复合带包括：
铜箔，所述铜箔具有2-12μm的厚度，分为扎孔区域和未扎孔区域，其中扎孔区域具有多个孔隙，孔隙间距小于5mm，孔隙直径小于2mm，且孔隙边缘处具有以尖刺或凸起的形式存留的铜箔；和
复合到所述铜箔的至少一个表面上且至少覆盖所述扎孔区域的至少一部分的锂箔，其中所述尖刺或凸起嵌入所述锂箔中。
本发明采用了结构镶嵌的构思，铜箔扎孔后形成的尖刺或凸起辊压复合时嵌入所述锂箔，形成彼此镶嵌的结构。因此，本发明提供的锂铜复合带具有非常高的复合强度。
本发明中，所述铜箔优选满足以下条件中的至少一个：
所述铜箔具有5-6μm的厚度；
孔隙间距为0.5-2mm；
孔隙直径为0.05-0.5mm；
所述铜箔具有30-200mm的宽度；
所述铜箔的宽度不小于所述锂箔的宽度；
在所述铜箔的宽度方向上，所述扎孔区域居中，未扎孔区域位于扎孔区域的两侧。
可选地，所述多个孔隙在扎孔区域中均匀分布，以提供均匀的锂铜复合强度。
可选地，所述铜箔上扎孔区域的宽度与锂箔宽度相差不超过10mm，优选铜箔上扎孔区域的宽度与锂箔宽度相同。
可选地，所述锂箔具有20-180mm的宽度。
可选地，所述锂箔具有2-100μm的厚度，优选厚度5-50μm。
可选地，所述铜箔至少有一面复合了锂箔；可选的，铜箔两面均复合有锂箔。
本发明的另一个方面提供一种锂铜复合带的制备方法，所述方法包括：
准备厚度为2-100μm的锂箔和厚度2-12μm的铜箔；
对铜箔进行扎孔处理；
通过机械辊压的方式将锂箔和铜箔复合到一起。
可选地，在对铜箔进行扎孔处理之前，对铜箔进行烘干处理。
本发明的锂铜复合带的制备方法是一种卷对卷的连续生产方法，可以具体包括以下步骤：
步骤一：对铜箔进行烘干处理。将铜箔放置入真空烘箱内，设置烘干温度为50-160℃，烘干时间为0.5-20h。优选烘干温度50-80℃，烘干时间0.5-8h。
步骤二：对铜箔进行扎孔处理。使用机械扎孔的方式对铜箔进行扎孔处理，使得铜箔孔隙处原铜箔以尖刺或凸起的形式仍存留在铜箔上。机械扎孔的方式可以采用微针辊轮等。
步骤三：将铜箔和锂箔进行辊压复合。使铜箔和锂箔一同进入辊压机进行压力复合，辊压压力范围为0.02MPa～5MPa，优选压力范围为0.1MPa～1MPa。
可选地，所述辊压机的轧辊进行了防粘处理。
可选地，防粘处理的方式是在轧辊上设置防粘层(例如：聚乙烯、聚甲醛、有机硅聚合物、陶瓷等)。
可选地，防粘处理的方式是在轧辊上涂抹防粘剂(例如白油)。
可选地，防粘处理的方式是轧制过程在锂箔与轧辊之间设置防粘膜(例如：双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)防粘膜等)。
本发明的另一个方面还提供一种制备上述高复合强度的锂铜复合带的设备，所述设备包括：
锂箔放卷组件，用于锂箔卷材进行放卷；
铜箔放卷组件，用于铜箔卷材进行放卷；
铜箔扎孔组件，所述铜箔扎孔组件包括微针辊轮和微调机构，用于对放卷后的铜箔进行扎孔处理；
辊压机，用于对扎孔的铜箔和锂箔进行压力复合；
复合带收卷组件，用于对复合后的锂铜复合带进行收卷使用，所述复合带收卷组件还任选包括保护膜放卷组件。
可选地，所述锂箔/铜箔放卷组件还包括张力控制组件或纠偏组件。
可选地，所述复合带收卷组件还包括张力控制组件或纠偏组件。
可选地，所述辊压机的轧辊设置有防粘涂层。
本发明的有益效果包括：
1.采用结构镶嵌的构思，使铜箔和锂箔形成互相嵌入的结构形式，复合强度极高，避免了锂铜复合带在电池使用过程中因锂箔和铜箔复合不牢固而导致的金属锂断电问题。
2.将锂箔与铜箔的普通压力复合方式转变为结构镶嵌复合的方式，从而使得复合过程仅需很小的辊压压力，避免了因压力过大导致铜箔褶皱或破碎的问题。因此突破了铜箔厚度12μm以下、锂箔厚度100μm以下的高复合强度的锂铜复合带批量生产的技术瓶颈。
附图说明
图1为本发明中铜箔扎孔后的一个示意图。
图2为本发明的高复合强度的锂铜复合带的一个结构示意图。
图3为本发明的制备高强度锂铜复合带的一个工艺流程图。
图4为本发明的制备高强度锂铜复合带的一个设备示意图。
图5为图4中铜箔扎孔组件中微针滚轮的一个示意图。
图6为图5中微针片的一个示意图。
附图标记说明：
C：铜箔 C0：未扎孔区域 C1：扎孔区域 C10：孔
C11：尖刺或凸起 L1：上侧锂箔 L2：下侧锂箔 10：铜箔放卷组件
20：支撑辊 30：铜箔扎孔组件 31：微针滚轮 310：微针片
311：间距调整片 32：微调机构 40：锂箔放卷组件 50：辊压机
51：轧辊 52：防粘层 60：纠偏机构 70：复合带收卷机构
80：保护膜放卷组件 LC：锂铜复合带 P：保护膜
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1显示了本发明中铜箔扎孔后的一个示意图，图2显示了本发明提供的一种高复合强度的锂铜复合带的一个结构示意图。如图1所示，铜箔C上通常具备扎孔区域C1和未扎孔区域C0。未扎孔区域C0和扎孔区域C1的唯一区别就是是否进行了扎孔处理。本发明的高复合强度的锂铜复合带中锂箔(L1、L2)均复合到铜箔C的扎孔区域C1上。
铜箔C的扎孔区域C1经过了扎孔处理，使得铜箔C上具备孔C10，孔C10通常是通孔，也可以是非通孔。通过扎孔处理后铜箔C上还形成了尖刺或凸起C11。如图2所示，铜箔C上的尖刺或凸起C11在铜箔与锂箔复合时嵌入到上侧锂箔L1和下侧锂箔L2中，形成了牢固的嵌入结构。
图3显示了本发明的制备高强度锂铜复合带的一个工艺流程图，包括通过机械辊压的方式将锂箔和铜箔复合到一起。具体包括以下步骤：
步骤一：对铜箔进行烘干处理。将铜箔放置入真空烘箱内，设置烘干温度为50-160℃，烘干时间为0.5-20h。优选烘干温度50-80℃，烘干时间0.5-8h。
步骤二：对铜箔进行扎孔处理。使用机械扎孔的方式对铜箔进行扎孔处理，使得铜箔孔隙处原铜箔以尖刺或凸起的形式仍存留在铜箔上。机械扎孔的方式可以采用微针辊轮等。
步骤三：将铜箔和锂箔进行辊压复合。使铜箔和锂箔一同进入辊压机进行压力复合，辊压压力范围为0.02MPa～5MPa，优选压力范围为0.1MPa～1MPa。
图4显示了本发明的制备高强度锂铜复合带的一个设备示意图，图5为图4中铜箔扎孔组件中微针滚轮的一个示意图，图6为图5中微针片的一个示意图。
如图4-6所示，本发明的用于制备高复合强度锂铜复合带的设备包括：
铜箔放卷组件10，支撑辊20(可以是多个)，铜箔扎孔组件30，锂箔放卷组件40，辊压机50，纠偏机构60，复合带收卷组件70和保护膜放卷组件80。
所述铜箔放卷组件10包含放卷轴，用于铜箔固定并放卷，在某些实施例中还可以包括纠偏机构或张力控制机构。所述支撑辊20具备支撑铜箔、锂箔以及锂铜复合带的作用。所述铜箔扎孔组件30包含微针滚轮31和微调机构32。微针滚轮31由多个微针片310和间距调整片311组装而成(见图5)，且每个微针片310之间的间距由间距调整片片311的厚度确定；微调机构32可以驱使微针滚轮31沿铜箔带材法向移动(垂直于铜箔所处平面)，从而控制扎孔深度和扎孔直径。辊压机50包含轧辊51，所述轧辊51上设置有防粘层。辊压机50出口端设置有纠偏机构60、复合带收卷组件70和保护膜放卷组件80，纠偏机构60用于复合带的纠偏保证收卷整齐。
具体使用流程及方法为：将铜箔C固定到铜箔放卷组件10上，铜箔C放卷后将依次穿过支撑辊20、铜箔扎孔组件30、辊压机50；将上侧锂箔L1和下侧锂箔L2固定到锂箔放卷组件40上，放卷后穿过辊压机50；上侧锂箔L1、下侧锂箔L2和铜箔C经过辊压机50的轧辊51辊压后形成锂铜复合带LC。辊压复合后的锂铜复合带LC穿过纠偏机构60后由复合带收卷组件70进行收卷，锂铜复合带LC与保护膜P一起进行收卷。
下面结合具体实施例对本发明的高复合强度的锂铜复合带及其制备方法作进一步的说明。
实施例1
一种高复合强度的锂铜复合带制备方法，包括以下步骤：
1.厚度为12μm，宽度100mm的铜箔放入真空烘箱内进行烘干处理，烘干温度80℃，烘干时间1h。
2.对铜箔进行扎孔处理，扎孔直径0.2mm，扎孔间距1mm，总扎孔宽度60mm。
3.使用两条厚度50μm，宽度60mm的锂带分别置于铜箔两侧使用辊压机进行辊压复合，辊压压力为1MPa，辊缝大小为108微米，得到厚度约111μm的双面覆锂的高复合强度的锂铜复合带。
实施例2
一种高复合强度的锂铜复合带制备方法，包括以下步骤：
1.厚度为6μm，宽度100mm的铜箔放入真空烘箱内进行烘干处理，烘干温度80℃，烘干时间1h。
2.对铜箔进行扎孔处理，扎孔直径0.2mm，扎孔间距1mm，总扎孔宽度60mm。
3.使用两条厚度20μm，宽度60mm的锂带分别置于铜箔两侧使用辊压机进行辊压复合，辊压压力为0.5MPa，辊缝大小为44微米，得到厚度约46μm的双面覆锂的高复合强度的锂铜复合带。
对比例1
与实施例1不同的是：本对比例的制备方法没有对铜箔进行扎孔处理，包括以下步骤：
1.厚度为12μm，宽度100mm的铜箔放入真空烘箱内进行烘干处理，烘干温度80℃，烘干时间1h。
2.使用两条厚度50μm，宽度60mm的锂带分别置于铜箔两侧使用辊压机进行辊压复合，辊压压力为1MPa，辊缝大小为108微米，得到厚度约110μm的双面覆锂的锂铜复合带。
对比例2
与实施例2不同的是：本对比例的制备方法没有对铜箔进行扎孔处理，包括以下步骤：
1.厚度为6μm，宽度100mm的铜箔放入真空烘箱内进行烘干处理，烘干温度80℃，烘干时间1h。
2.使用两条厚度20μm，宽度60mm的锂带分别置于铜箔两侧使用辊压机进行辊压复合，辊压压力为0.5MPa，辊缝大小为44微米，得到厚度约45.5μm的双面覆锂的高复合强度的锂铜复合带。
对比例3
与实施例2不同的是：本对比例的制备方法没有对铜箔进行扎孔处理，辊压压力为1MPa，包括以下步骤：
1.厚度为6μm，宽度100mm的铜箔放入真空烘箱内进行烘干处理，烘干温度80℃，烘干时间1h。
2.使用两条厚度20μm，宽度60mm的锂带分别置于铜箔两侧使用辊压机进行辊压复合，辊压压力为1MPa，辊缝大小为44微米，得到厚度约45μm的双面覆锂的高复合强度的锂铜复合带。
对本发明实施例1-2和对比例1-3中的锂铜复合带进行水洗处理和剥离强度测量。水洗处理的步骤是：取1m长的锂铜复合带试样，进行水洗处理去除锂铜复合带上的锂箔，然后观察铜箔是否连续。剥离强度测量的步骤是：将锂铜复合带覆锂部分切割成20x20mm的块状，然后把锂铜复合带的两面固定在剥离强度测试仪的两个夹具上，进行180度剥离测试。测量结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002572853290000081
从表1可以看出，本发明实施例1-2的铜箔经过扎孔处理后再进行辊压复合得到的双面覆锂的锂铜复合带铜箔连续无褶皱，且锂箔和铜箔无法剥离，具有极高的复合强度。对比例1-2虽然可以得到双面覆锂的锂铜复合带，但其剥离力过小，可以很容易的进行剥离，极易导致电池使用过程中产生金属锂的断电问题。对比例3通过提高辊压压力，虽然获得了剥离力略微提高的产品，但是铜箔局部产生断裂，且不经过水洗去除金属锂的情况下很难分辨铜箔是否断裂，极易被视作合格品而导致电池无法使用的故障。
应当理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂铜复合带，其特征在于所述锂铜复合带包括：
铜箔，所述铜箔具有2-12μm的厚度，分为扎孔区域和未扎孔区域，其中扎孔区域具有多个孔隙，孔隙间距小于5mm，孔隙直径小于2mm，且孔隙边缘处具有以尖刺或凸起的形式存留的铜箔；和
复合到所述铜箔的至少一个表面上且至少覆盖所述扎孔区域的至少一部分的锂箔，
其中所述尖刺或凸起嵌入所述锂箔中。
2.根据权利要求1所述的锂铜复合带，其特征在于：所述铜箔满足以下条件中的至少一个：
所述铜箔具有5-6μm的厚度；
孔隙间距为0.5-2mm；
孔隙直径为0.05-0.5mm；
所述铜箔具有30-200mm的宽度；
所述铜箔的宽度不小于所述锂箔的宽度；
在所述铜箔的宽度方向上，所述扎孔区域居中，未扎孔区域位于扎孔区域的两侧。
3.根据权利要求1所述的锂铜复合带，其特征在于：所述扎孔区域的宽度与所述锂箔的宽度相差不超过10mm。
4.根据权利要求1所述的高复合强度的锂铜复合带，其特征在于：所述扎孔区域的宽度与所述锂箔的宽度相同。
5.根据权利要求1所述的高复合强度的锂铜复合带，其特征在于：所述锂箔满足以下条件中的至少一个：
所述锂箔具有2-100μm的厚度；
所述锂箔具有20-180mm的宽度。
6.一种锂铜复合带的制备方法，其特征在于：所述方法包括：
准备厚度为2-100μm的锂箔和厚度2-12μm的铜箔；
对铜箔进行扎孔处理；
通过机械辊压的方式将锂箔和铜箔复合到一起。
7.根据权利要求6所述的高复合强度的锂铜复合带制备方法，其特征在于，所述方法是卷对卷的连续生产方法。
8.一种制备锂铜复合带的设备，其特征在于，所述设备包括：
锂箔放卷组件，用于锂箔卷材进行放卷；
铜箔放卷组件，用于铜箔卷材进行放卷；
铜箔扎孔组件，所述铜箔扎孔组件包括微针辊轮和微调机构，用于对放卷后的铜箔进行扎孔处理；
辊压机，用于对扎孔的铜箔和锂箔进行压力复合；
复合带收卷组件，用于对复合后的锂铜复合带进行收卷，所述复合带收卷组件还任选包括保护膜放卷组件。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述设备的放卷组件/收卷组件还包括张力控制组件或纠偏组件。
10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述辊压机的轧辊设置有防粘涂层。
CN202010645172.XA 2020-07-07 2020-07-07 锂铜复合带及其制备方法与设备 Pending CN113903876A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010645172.XA CN113903876A (zh) 2020-07-07 2020-07-07 锂铜复合带及其制备方法与设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010645172.XA CN113903876A (zh) 2020-07-07 2020-07-07 锂铜复合带及其制备方法与设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113903876A true CN113903876A (zh) 2022-01-07

Family

ID=79186887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010645172.XA Pending CN113903876A (zh) 2020-07-07 2020-07-07 锂铜复合带及其制备方法与设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113903876A (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5543250A (en) * 1993-10-29 1996-08-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Electrode for storage battery and method for producing the same
US20050112469A1 (en) * 2003-11-25 2005-05-26 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Lithium cell and method for manufacturing the same
CN1870326A (zh) * 2006-03-30 2006-11-29 苏州星恒电源有限公司 一种非水溶液电化学器件极片及其制造方法
CN101976733A (zh) * 2010-09-29 2011-02-16 苏州金科发锂电池有限公司 复合型锂原电池阳极带的制备方法
CN202611922U (zh) * 2012-05-14 2012-12-19 宁波信幸隆密封制品有限公司 一种石墨复合缸头垫
JP2017059458A (ja) * 2015-09-18 2017-03-23 積水化学工業株式会社 リチウムイオン二次電池の製造方法及びリチウムイオン二次電池の電極構造
CN106784600A (zh) * 2016-12-23 2017-05-31 天津力神电池股份有限公司 一种含锂负极片及其制备方法
EP3474349A1 (fr) * 2017-10-17 2019-04-24 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Procede de fabrication en continu d'une electrode

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5543250A (en) * 1993-10-29 1996-08-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Electrode for storage battery and method for producing the same
US20050112469A1 (en) * 2003-11-25 2005-05-26 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Lithium cell and method for manufacturing the same
CN1870326A (zh) * 2006-03-30 2006-11-29 苏州星恒电源有限公司 一种非水溶液电化学器件极片及其制造方法
CN101976733A (zh) * 2010-09-29 2011-02-16 苏州金科发锂电池有限公司 复合型锂原电池阳极带的制备方法
CN202611922U (zh) * 2012-05-14 2012-12-19 宁波信幸隆密封制品有限公司 一种石墨复合缸头垫
JP2017059458A (ja) * 2015-09-18 2017-03-23 積水化学工業株式会社 リチウムイオン二次電池の製造方法及びリチウムイオン二次電池の電極構造
CN106784600A (zh) * 2016-12-23 2017-05-31 天津力神电池股份有限公司 一种含锂负极片及其制备方法
EP3474349A1 (fr) * 2017-10-17 2019-04-24 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Procede de fabrication en continu d'une electrode

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102416449B1 (ko) 드라이 필름의 제조방법, 롤링 장치, 드라이 필름 및 드라이 필름으로 코팅된 기판
JP4362539B2 (ja) 電池用電極板、電池用極板群、リチウム二次電池、電池用電極板の製造方法、及び電池用電極板の製造装置
JP6143946B2 (ja) 微多孔金属箔を製造する方法及び装置
WO2010082258A1 (ja) 非水系電池用電極群およびその製造方法並びに円筒形非水系二次電池およびその製造方法
EP3194168A1 (de) Vorrichtung zur herstellung einer batteriezelle
JP2011159434A (ja) セパレータとその製造方法
TWI632726B (zh) 微多孔金屬箔的製造方法及裝置
KR101956029B1 (ko) 연료 전지용 막-전극 어셈블리 제조 장치 및 방법
WO2010082256A1 (ja) 非水系電池用負極板、非水系電池用電極群およびその製造方法、並びに、円筒形非水系二次電池およびその製造方法
JP2005190787A (ja) 非水電解質二次電池用電極板およびその製造方法
CN113903876A (zh) 锂铜复合带及其制备方法与设备
CN111477836A (zh) 一种电池极片制备方法及装置
CN111326740B (zh) 一种制备多孔电极片的穿孔装置及方法
JP5707555B2 (ja) 金属箔の穿孔装置及び金属箔の穿孔方法
CN214505544U (zh) 一种电池极片制备装置
JP2014082049A (ja) 燃料電池用の膜電極接合体の製造方法と製造装置
JP6388325B2 (ja) シートの接続方法
JP2019216115A (ja) 巻回装置
JP5369988B2 (ja) 蓄電デバイスの電極集電体の製造方法および製造装置
WO2016059693A1 (ja) 電極シートの製造装置及び製造方法
JP2020193067A (ja) シート貼付装置および方法
JP2006196218A (ja) ２次電池の電池電極の製造装置および製造方法
KR102413279B1 (ko) 리튬메탈 배터리 음극재용 리튬박 합지장치
JP7235234B2 (ja) 金属箔の穿孔装置及び金属箔の穿孔方法
KR20180022039A (ko) 가이드 롤러를 포함하는 전극시트 압연 장치

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination