CN114284504A - 复合集流体及其制备方法、其极片和电池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池领域，具体公开了一种复合集流体，包括绝缘层和导电层，所述绝缘层用于承载所述导电层；所述导电层用于承载电极活性材料，且所述导电层位于所述绝缘层的至少一个表面上；所述绝缘层的表面是粗糙的，且含有毛刺。通过反应离子刻蚀(RIE)的方式制备出的复合集流体，无需激光打孔，可以降低成本，可靠性将提高，使用寿命将延长。且其在过冲以及短路引起的温度升高阶段，将导致绝缘层熔断或者鼓胀，导电层变得不连续，所以电阻迅速增大，电流迅速降低，抑制了焦耳热的产生，从而可以有效降低电池内短路所引起的局部温度暴增，降低锂离子电池着火以及爆炸方面的风险。

Description

复合集流体及其制备方法、其极片和电池

技术领域

本发明涉及电池领域，具体涉及一种复合集流体及其制备方法、其极片和电池。

背景技术

锂离子电池具有能量密度大、输出功率高、循环寿命长等优点而被广泛应用于电动汽车以及消费电子类产品中。然而，近年来，因锂离子电池着火或者爆炸而引发的安全事故层出不穷，严重危害了人们的正常生活。因此，锂离子电池的安全问题引起了科研工作者的广泛重视。

许多实验结果表明，电池内短路所引起的局部温度暴增是锂离子电池着火以及爆炸的元凶。为了避免电池内部发生内短路，科研工作者尝试了众多解决方案，其中，改善集流体的结构设计被认为是一种很有效的方案。

目前已有报道在PPTC(聚合物基正温度系数材料)材料层承载金属层，金属层用于承载电极活性材料层，且金属层位于至少一个表面上的新型集流体结构。此种结构的新型集流体，可以有效降低电池内短路所引起的局部温度暴增，降低锂离子电池着火以及爆炸方面的风险。然而，由于此种新型集流体的导电层和绝缘层分别是金属和高分子聚合物，在加工过程中，导电层容易从绝缘层上脱落，从而影响了该集流体的可靠性以及使用寿命。虽然可以通过在绝缘层的的厚度方向上使用激光打孔来提高剥离强度，但是，激光打孔将会造成两个不利影响。其一，激光打孔会大大增加制造成本，所以对于此种新型集流体的推广使用是不利的；其二，激光打孔还会破坏高分子绝缘层的连续性以及增加其脆性，使此种新型集流体的拉伸强度和加工性降低。除此之外，也有人通过在聚合物薄膜表面先沉积一层Ni，Ti，Ta等金属，以期增加聚合物薄膜与导电层之间的结合力。但是由于贵金属价格昂贵，此种做法也会大幅增加制造成本，不适合于应用到真正的生产中。

因此，有必要提供一种低成本、高剥离强度的集流体。

发明内容

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明目的在于提供一种复合集流体，包括绝缘层和导电层，所述绝缘层用于承载所述导电层；所述导电层用于承载电极活性材料，且所述导电层位于所述绝缘层的至少一个表面上；所述绝缘层的表面是粗糙的，且含有毛刺。

进一步的，所述绝缘层的材料选自聚酰胺(Polyamide，简称PA)、聚对苯二甲酸酯(Polyethylene terephthalate，简称PET)、聚酰亚胺(Polyimide，简称PI)、聚乙烯(Polyethylene，简称PE)、聚丙烯(Polypropylene，简称PP)、聚苯乙烯(Polystyrene，简称PS)、聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，简称PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile butadiene styrene copolymers，简称ABS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(Polybutylene terephthalat，简称PBT)、聚对苯二甲酰对苯二胺(Poly-p-phenyleneterephthamide，简称PPA)、环氧树脂(epoxy resin)、聚甲醛(Polyformaldehyde，简称POM)、酚醛树脂(Phenol-formaldehyde resin)、聚丙乙烯(简称PPE)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，简称PTFE)、硅橡胶(Silicone rubber)、聚偏氟乙烯(Polyvinylidenefluoride，简称PVDF)、聚碳酸酯(Polycarbonate，简称PC)中的至少一种。

进一步的，所述导电层的材料选自选自金属导电材料、碳基导电材料中的至少一种；所述金属导电材料优选铝、铜、镍、钛、银、镍铜合金、铝锆合金中的至少一种，所述碳基导电材料优选石墨、乙炔黑、石墨烯、碳纳米管中的至少一种。

进一步地，所述绝缘层的厚度为1～20μm，可优选为2～10μm、2～6μm、3～5μm、4～5μm。

进一步地，所述导电层的厚度为0.05～10μm，可优选为0.1～5μm、0.25～2μm、0.5～1.5μm、1～2μm。

进一步的，所述毛刺的尺寸范围在25～2000nm之间，可优选为25～500nm、30～150nm、30～130nm、30～100nm、30～80nm、30～60nm、30～50nm、30～40nm。

这里，当毛刺的尺寸大于2000nm，就可能超过导电层的厚度了，就没有意义了，太大就不能起到锚定的作用了。当毛刺的尺寸过小，小于25nm，也很难起到锚定的作用。

进一步的，所述毛刺的结构为远离绝缘层表面的一端比与绝缘层表面接触的一端粗，且其是弯折的。

进一步的，所述复合集流体的剥离强度为180N/m以上，可优选为220N/m以上、225N/m以上、250N/m以上、275N/m以上、330N/m以上、350N/m以上、370N/m以上、450N/m以上、550N/m以上、720N/m以上、810N/m以上、880N/m以上、990N/m以上。

进一步的，所述导电层位于所述绝缘层的两个表面上。

本发明另一目的在于提供一种复合集流体，包括绝缘层、导电层和电镀层，所述绝缘层用于承载所述导电层；所述导电层位于所述绝缘层的至少一个表面上；所述电镀层用于承载电极活性材料，且所述电镀层位于所述导电层远离绝缘层的另一侧上和/或所述绝缘层远离导电层的另一侧上；所述绝缘层的表面是粗糙的，且含有毛刺。

进一步的，所述导电层或电镀层的材料选自铝、铜、镍、钛、银、镍铜合金、铝锆合金中的至少一种。

进一步的，所述绝缘层的材料选自聚酰胺、聚对苯二甲酸酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酰对苯二胺、环氧树脂、聚甲醛、酚醛树脂、聚丙乙烯、聚四氟乙烯、硅橡胶、聚偏氟乙烯、聚碳酸酯中的至少一种。

进一步的，所述电镀层的厚度为0.25～2μm，可优选为0.5～1.5μm、0.75～1μm。

进一步地，所述绝缘层的厚度为1～20μm，可优选为2～10μm、2～6μm、3～5μm、4～5μm。

进一步地，所述导电层的厚度为0.05～10μm，可优选为0.1～5μm、0.25～2μm、0.5～1.5μm、1～2μm。

进一步的，所述毛刺的尺寸范围在25～2000nm之间，可优选为25～500nm、30～150nm、30～130nm、30～100nm、30～80nm、30～60nm、30～50nm、30～40nm。

进一步的，所述毛刺的结构为远离绝缘层表面的一端比与绝缘层表面接触的一端粗，且其是弯折的。

进一步的，所述复合集流体的剥离强度为180N/m以上，可优选为220N/m以上、225N/m以上、250N/m以上、275N/m以上、330N/m以上、350N/m以上、370N/m以上、450N/m以上、550N/m以上、720N/m以上、810N/m以上、880N/m以上、990N/m以上。

本发明另一目的在于提供一种复合集流体的制备方法，包括如下步骤：

(1)通过反应离子刻蚀法，在绝缘层的表面上形成毛刺状微结构；

(2)在长有毛刺的绝缘层的至少一个表面上通过气相沉积法或化学镀等方法形成导电层。

进一步的，步骤(2)中的气相沉积法为物理气相沉积法或化学气相沉积法；所述物理气相沉积法为真空蒸镀法、热蒸发法、电子束蒸发法、溅射法中的至少一种。

更进一步地，所述溅射法为磁控溅射法。

进一步的，所述反应离子刻蚀时的功率控制在10～200W之间，可优选为10～100W、10～50W。

进一步的，所述反应离子刻蚀时的反应时间控制在10～120s之间，可优选为30～120s、30～90s、10～60s、10～50s、10～30s。

进一步的，所述反应离子刻蚀时的反应离子的种类为氧、氦、氩、氪、氨、一氧化二氮、二氧化碳、四氟化碳中的一种或两种以上的气体混合物。

本发明另一目的在于提供一种复合集流体的制备方法，包括如下步骤：

(1)通过反应离子刻蚀法，在绝缘层的表面上形成毛刺状微结构；

(2)在长有毛刺的绝缘层的至少一个表面上通过气相沉积法或化学镀等方法形成导电层；

(3)在所述导电层远离绝缘层的另一侧上和/或所述绝缘层远离导电层的另一侧上进行电镀形成电镀层。

本发明另一目的在于提供一种极片，包括上述任一种复合集流体和形成于该复合集流体表面的电极活性材料层。

本发明再一目的在于提供一种电池，包括正极极片、隔膜和负极极片，所述正极极片和/或负极极片为上述目的所提供的极片。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明制备的复合集流体，在过冲以及短路引起的温度升高阶段，将导致绝缘层熔断或者鼓胀，导电层变得不连续，所以电阻迅速增大，电流迅速降低，抑制了焦耳热的产生，从而可以有效降低电池内短路所引起的局部温度暴增，降低锂离子电池着火以及爆炸方面的风险；

(2)本发明制备的复合集流体，可以使导电层(即金属层)厚度大幅降低，降低了金属层产生毛刺的几率，从而降低了短路风险；

(3)本发明制备的复合集流体重量轻，将提高电池的重量能量密度(集流体重量减轻了128.57％，按照PET-1.40g/cm3；Cu-8.96g/cm3计算)；

(4)本发明通过反应离子刻蚀(RIE)的方式，提高绝缘层表面的粗糙度，导电层沉积后，其与绝缘层之间的剥离强度将大大提高，且无需激光打孔，可以降低成本，本发明复合集流体的可靠性将提高，使用寿命将延长。

附图说明

图1为本发明具体实施中的一种复合集流体的结构示意图；

图2为本发明具体实施中的另一种复合集流体的结构示意图；

图3为本发明具体实施中的又一种复合集流体的结构示意图；

图4为聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的SEM图；

图5为经过反应离子刻蚀处理后的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的SEM图；

元件标号说明

1、绝缘层

2、导电层

3、毛刺微结构

4、电镀层

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式结合附图进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明具体实施方式提供一种复合集流体的制备方法，包括如下步骤：

S1、毛刺状微结构3表面的绝缘层1的形成

将绝缘层1(即聚合物薄膜)放入反应离子刻蚀设备的腔体内，通过控制设备的功率，反应时间，以及调变反应离子的种类，如使用氩气，氧气，氮气等，在聚合物薄膜1的表面上形成毛刺状微结构3(如图1)，此种微结构3的尺寸在25～2000nm之间。毛刺3在聚合物表面1分布均匀或不均匀，增加了聚合物薄膜1表面的粗糙度并起到了铆钉的作用，导电层2在沉积到聚合物薄膜1上后，毛刺3将起到固定导电层2的作用。因此，导电层2与绝缘层1之间的剥离强度将大大提高。

这里，反应离子刻蚀设备的功率控制在10～200W之间。

这里，反应离子刻蚀设备的反应时间控制在30～120s之间。

这里，反应离子的气体种类为氧、氦、氩、氪、氨、一氧化二氮、二氧化碳、四氟化碳中的一种或两种以上的气体混合物。

如图4，原始聚对苯二甲酸乙二醇酯膜1表面平整(a-b)，根据机械粘结理论，导电层2在沉积到聚对苯二甲酸乙二醇酯膜1表面后，由于导电层2不能嵌入到聚对苯二甲酸乙二醇酯膜1的内部，所以导电层2与聚对苯二甲酸乙二醇酯膜1之间的结合力较弱，剥离强度较低。

如图5，经过反应离子刻蚀后的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜1表面粗糙(c-d)，且清晰可见毛刺均匀的分布在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜1的表面上，毛刺3尖端比低端粗，且是弯折的，形似倒钩，所以可以起到铆钉的作用(类似于苍耳子表面的毛刺作用)。根据机械粘结理论，由于导电层2可以嵌入到聚对苯二甲酸乙二醇酯膜1的内部，所以聚对苯二甲酸乙二醇酯膜1与导电层2之间的结合力大大提高，整个新型复合集流体的剥离强度也随之提高。

S2、复合集流体的形成

如图1，在长有毛刺3的绝缘层1的两个表面上通过气相沉积法形成导电层2；如图3，在导电层2上进行电镀形成电镀层4；如图4，在导电层2远离绝缘层1的另一侧上和绝缘层1远离导电层2的另一侧上进行电镀形成电镀层4。

这里，气相沉积法为物理气相沉积法或化学气相沉积法；

优选物理气相沉积法，再优选真空蒸镀法、热蒸发法、电子束蒸发法、溅射法中的至少一种，最优选磁控溅射法。

这里，所述电镀为化学镀、离子镀中的至少一种。

本发明具体实施方式提供一种复合集流体，包括绝缘层和导电层，所述绝缘层用于承载所述导电层；所述导电层用于承载电极活性材料，且所述导电层位于所述绝缘层的至少一个表面上；所述绝缘层的表面是粗糙的，且含有毛刺。

进一步的，所述绝缘层的材料选自聚酰胺(Polyamide，简称PA)、聚对苯二甲酸酯(Polyethylene terephthalate，简称PET)、聚酰亚胺(Polyimide，简称PI)、聚乙烯(Polyethylene，简称PE)、聚丙烯(Polypropylene，简称PP)、聚苯乙烯(Polystyrene，简称PS)、聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，简称PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile butadiene styrene copolymers，简称ABS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(Polybutylene terephthalat，简称PBT)、聚对苯二甲酰对苯二胺(Poly-p-phenyleneterephthamide，简称PPA)、环氧树脂(epoxy resin)、聚甲醛(Polyformaldehyde，简称POM)、酚醛树脂(Phenol-formaldehyde resin)、聚丙乙烯(简称PPE)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，简称PTFE)、硅橡胶(Silicone rubber)、聚偏氟乙烯(Polyvinylidenefluoride，简称PVDF)、聚碳酸酯(Polycarbonate，简称PC)中的至少一种。

进一步的，所述导电层的材料选自选自金属导电材料、碳基导电材料中的至少一种；所述金属导电材料优选铝、铜、镍、钛、银、镍铜合金、铝锆合金中的至少一种，所述碳基导电材料优选石墨、乙炔黑、石墨烯、碳纳米管中的至少一种。

进一步地，所述绝缘层的厚度为1～20μm，可优选为2～10μm、2～6μm、3～5μm、4～5μm。

进一步地，所述导电层的厚度为0.05～10μm，可优选为0.1～5μm、0.25～2μm、0.5～1.5μm、1～2μm。

进一步的，所述毛刺的尺寸范围在25～2000nm之间，可优选为25～500nm、30～150nm、30～130nm、30～100nm、30～80nm、30～60nm、30～50nm、30～40nm。

这里，当毛刺的尺寸大于2000nm，就可能超过导电层的厚度了，就没有意义了，太大就不能起到锚定的作用了。当毛刺的尺寸过小，小于25nm，也很难起到锚定的作用。

进一步的，所述毛刺的结构为远离绝缘层表面的一端比与绝缘层表面接触的一端粗，且其是弯折的。

进一步的，所述复合集流体的剥离强度为180N/m以上，可优选为220N/m以上、225N/m以上、250N/m以上、275N/m以上、330N/m以上、350N/m以上、370N/m以上、450N/m以上、550N/m以上、720N/m以上、810N/m以上、880N/m以上、990N/m以上。

进一步的，所述导电层位于所述绝缘层的两个表面上。

本发明具体实施方式提供一种复合集流体，包括绝缘层、导电层和电镀层，所述绝缘层用于承载所述导电层；所述导电层位于所述绝缘层的至少一个表面上；所述电镀层用于承载电极活性材料，且所述电镀层位于所述导电层远离绝缘层的另一侧上和/或所述绝缘层远离导电层的另一侧上；所述绝缘层的表面是粗糙的，且含有毛刺。

进一步的，所述导电层或电镀层的材料选自铝、铜、镍、钛、银、镍铜合金、铝锆合金中的至少一种。

进一步的，所述绝缘层的材料选自聚酰胺、聚对苯二甲酸酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酰对苯二胺、环氧树脂、聚甲醛、酚醛树脂、聚丙乙烯、聚四氟乙烯、硅橡胶、聚偏氟乙烯、聚碳酸酯中的至少一种。

进一步的，所述电镀层的厚度为0.25～2μm，可优选为0.5～1.5μm、0.75～1μm。

进一步地，所述绝缘层的厚度为1～20μm，可优选为2～10μm、2～6μm、3～5μm、4～5μm。

进一步地，所述导电层的厚度为0.05～10μm，可优选为0.1～5μm、0.25～2μm、0.5～1.5μm、1～2μm。

进一步的，所述毛刺的尺寸范围在25～2000nm之间，可优选为25～500nm、30～150nm、30～130nm、30～100nm、30～80nm、30～60nm、30～50nm、30～40nm。

进一步的，所述毛刺的结构为远离绝缘层表面的一端比与绝缘层表面接触的一端粗，且其是弯折的。

进一步的，所述复合集流体的剥离强度为180N/m以上，可优选为220N/m以上、225N/m以上、250N/m以上、275N/m以上、330N/m以上、350N/m以上、370N/m以上、450N/m以上、550N/m以上、720N/m以上、810N/m以上、880N/m以上、990N/m以上。

以下将通过具体实施例对本发明进行详细描述。

在以下实施例和对比例中，相关数据按照如下方法测定：

(1)SEM

将反应离子刻蚀的样品，在经过喷金处理后开始测试其表面形貌。喷金是为了提高图片的清晰度，喷金颗粒很小，不会影响毛刺的形貌。使用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)进行拍摄，在低电压的条件下进行拍摄，以免灼烧破坏毛刺形貌。

(2)剥离强度

a.将50mm*19mm(长*宽)的3M双面胶带贴于钢板的上端。

b.将待测隔膜的涂布面贴于胶带上，隔膜应平行于钢板。

c.将钢板的下端固定在下夹具上，将未贴胶带一端的待测隔膜夹于上夹具中。

d.按规定试验条件，按照拉伸试验机操作规定开动试验机，进行试验。

e.试样剥离后，读取最大剥离强度。

f.按以上步骤测试所有待测样品。

(3)毛刺尺寸

干涉显微镜法：利用光波干涉原理,将被测表面的形状误差以干涉条纹图形显示出来，并利用放大倍数高的显微镜将这些干涉条纹的微观部分放大后进行测量，这种方法适用于测量范围在0.025～0.8μm。

(4)厚度

采用测厚仪，打开主电源，按测试要求设定好修正系数；将样品放置测试台上，下压探针，使其与样品接触良好，读取厚度结果。

(5)方块电阻

打开主电源，按测试要求设定好修正系数；选择测量类别后，切换仪器到测量模式；将样品放置测试台上，下压探针，使其与样品接触良好，读取测试结果。

实施例1

将厚度4μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜1放入反应离子刻蚀设备的腔体内，通过设置设备的功率为10W、反应时间为30s，以及反应离子的种类为氩气，在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜1的表面上形成30nm的毛刺状微结构3，再在其一个表面化学镀上1μm厚的铜层2，该表面与铜层2间的剥离强度如表1。

实施例2

将实施例1中设备的功率调整为50W,其余不变，在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜1的表面上形成40nm的毛刺状微结构3，再在其一个表面化学镀上1μm厚的铜层2，测试该表面与铜层2间的剥离强度如表1。

实施例3

将实施例1中设备的功率调整为100W,其余不变，在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜1的表面上形成60nm的毛刺状微结构3，再在其一个表面化学镀上1μm厚的铜层2，测试该表面与铜层2间的剥离强度如表1。

实施例4

将实施例1中设备的功率调整为200W,其余不变，在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜1的表面上形成80nm的毛刺状微结构3，再在其一个表面化学镀上1μm厚的铜层2，测试该表面与铜层2间的剥离强度如表1。

实施例5

将厚度4μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜1放入反应离子刻蚀设备的腔体内，通过设置设备的功率为100W、反应时间为30s，以及反应离子的种类为氧气，在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜1的表面上形成50nm的毛刺状微结构3，再在其一个表面溅射上1μm厚的铜层2，测试该表面与铜层2间的剥离强度如表1。

实施例6

将实施例5中反应时间调整为60s,其余不变，在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜1的表面上形成80nm的毛刺状微结构3，再在其一个表面溅射上1μm厚的铜层2，测试该表面与铜层2间的剥离强度如表1。

实施例7

将实施例5中反应时间调整为90s,其余不变，在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜1的表面上形成100nm的毛刺状微结构3，再在其一个表面溅射上1μm厚的铜层2，测试该表面与铜层2间的剥离强度如表1。

实施例8

将实施例5中反应时间调整为120s,其余不变，在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜1的表面上形成130nm的毛刺状微结构3，再在其一个表面溅射上1μm厚的铜层2，测试该表面与铜层2间的剥离强度及方块电阻如表1。

实施例9

在实施例8中远离铜层2中与聚对苯二甲酸乙二醇酯膜溅射相接触的一侧的另一表面电镀上0.75μm厚的铜层4，测试其方块电阻如表1。

实施例10

在实施例8中远离铜层2中与聚对苯二甲酸乙二醇酯膜溅射相接触的一侧的另一表面电镀上1μm厚的铜层4，测试其方块电阻如表1。

实施例11

将实施例5中反应时间调整为150s,其余不变，在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜1的表面上形成150nm的毛刺状微结构3，再在其一个表面溅射上1μm厚的铜层2，测试该表面与铜层2间的剥离强度如表1。

实施例12

将厚度4μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜1放入反应离子刻蚀设备的腔体内，通过设置设备的功率为100W、反应时间为120s，以及反应离子的种类为氧气，在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜1的表面上形成130nm的毛刺状微结构3，再在其一个表面真空蒸镀上2μm厚的铝层2，测试该表面与铝层2间的剥离强度如表1。

实施例13

将厚度4μm的聚乙烯薄膜1放入反应离子刻蚀设备的腔体内，通过设置设备的功率为100W、反应时间为30s，以及反应离子的种类为氧气，在聚乙烯薄膜1的表面上形成50nm的毛刺状微结构3，再在其一个表面溅射上1μm厚的铜层2，测试该表面与铜层2间的剥离强度如表1。

对比例1

在厚度4μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜1的一个表面溅射上1μm厚的的铜层2，测试该表面与铜层2间的剥离强度如表1。

对比例2

在厚度4μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜1的一个表面真空蒸镀上2μm厚的的铝层2，测试该表面与铝层2间的剥离强度如表1。

表1实施例1～12与对比例1～2测试参数及性能对照表

以上涉及到公知常识的内容不作详细描述，本领域的技术人员能够理解。本文中所提到的毛刺状微结构的尺寸为众多毛刺尺寸的平均值。

以上所述仅为本发明的一些具体实施例而已，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (20)

1.一种复合集流体，其特征在于：包括绝缘层和导电层，所述绝缘层用于承载所述导电层；所述导电层用于承载电极活性材料，且所述导电层位于所述绝缘层的至少一个表面上；所述绝缘层的表面是粗糙的，且含有毛刺。

2.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于：所述绝缘层的材料选自聚酰胺、聚对苯二甲酸酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酰对苯二胺、环氧树脂、聚甲醛、酚醛树脂、聚丙乙烯、聚四氟乙烯、硅橡胶、聚偏氟乙烯、聚碳酸酯中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于：所述导电层的材料选自金属导电材料、碳基导电材料中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于：所述毛刺的尺寸范围在25～500nm之间。

5.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于：所述毛刺的结构为远离绝缘层表面的一端比与绝缘层表面接触的一端粗，且其是弯折的。

6.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于：所述复合集流体的剥离强度为180N/m以上。

7.根据权利要求3所述的复合集流体，其特征在于：所述金属导电材料选自铝、铜、镍、钛、银、镍铜合金、铝锆合金中的至少一种。

8.根据权利要求4所述的复合集流体，其特征在于：所述毛刺的尺寸范围在30～130nm之间。

9.根据权利要求6所述的复合集流体，其特征在于：所述复合集流体的剥离强度为450N/m以上。

10.一种复合集流体，其特征在于：包括绝缘层、导电层和电镀层，所述绝缘层用于承载所述导电层；所述导电层位于所述绝缘层的至少一个表面上；所述电镀层用于承载电极活性材料，且所述电镀层位于所述导电层远离绝缘层的另一侧上和/或所述绝缘层远离导电层的另一侧上；所述绝缘层的表面是粗糙的，且含有毛刺。

11.根据权利要求10所述的复合集流体，其特征在于：所述导电层或电镀层的材料选自铝、铜、镍、钛、银、镍铜合金、铝锆合金中的至少一种。

12.一种复合集流体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)通过反应离子刻蚀法，在绝缘层的表面上形成毛刺状微结构；

(2)在长有毛刺的绝缘层的至少一个表面上通过气相沉积或化学镀法形成导电层。

13.根据权利要求12所述的复合集流体的制备方法，其特征在于：步骤(2)中的气相沉积法为物理气相沉积法或化学气相沉积法；所述物理气相沉积法为真空蒸镀法、热蒸发法、电子束蒸发法、溅射法中的至少一种。

14.根据权利要求12所述的复合集流体的制备方法，其特征在于：所述反应离子刻蚀时的功率控制在10～200W之间。

15.根据权利要求12所述的复合集流体的制备方法，其特征在于：所述反应离子刻蚀时的反应时间控制在10～120s之间。

16.根据权利要求12所述的复合集流体的制备方法，其特征在于：所述反应离子刻蚀时的反应离子的种类为氧、氦、氩、氪、氨、一氧化二氮、二氧化碳、四氟化碳中的一种或两种以上的气体混合物。

17.一种复合集流体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)通过反应离子刻蚀法，在绝缘层的表面上形成毛刺状微结构；

(2)在长有毛刺的绝缘层的至少一个表面上通过气相沉积或化学镀法形成导电层；

(3)在所述导电层远离绝缘层的另一侧上和/或所述绝缘层远离导电层的另一侧上进行电镀形成电镀层。

18.根据权利要求17所述的复合集流体的制备方法，其特征在于：所述电镀为化学镀、离子镀中的至少一种。

19.一种极片，其特征在于：包括权利要求1～11中任一权利要求所述的复合集流体和形成于所述复合集流体表面的电极活性材料层。

20.一种电池，包括正极极片、隔膜和负极极片，其特征在于：所述正极极片和/或负极极片为权利要求19中所述的极片。

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