CN114300688B - 一种包含磁性集流体的电池及其制备方法 - Google Patents
一种包含磁性集流体的电池及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114300688B CN114300688B CN202111622591.2A CN202111622591A CN114300688B CN 114300688 B CN114300688 B CN 114300688B CN 202111622591 A CN202111622591 A CN 202111622591A CN 114300688 B CN114300688 B CN 114300688B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnetic
- material layer
- polymer matrix
- current collector
- magnetic material
- 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.)
- Active
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 8
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims abstract description 156
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 132
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 108
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 61
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 45
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 23
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 claims description 21
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 claims description 17
- KPLQYGBQNPPQGA-UHFFFAOYSA-N cobalt samarium Chemical compound [Co].[Sm] KPLQYGBQNPPQGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910000938 samarium–cobalt magnet Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 15
- QJVKUMXDEUEQLH-UHFFFAOYSA-N [B].[Fe].[Nd] Chemical compound [B].[Fe].[Nd] QJVKUMXDEUEQLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 claims description 13
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 claims description 10
- 238000013329 compounding Methods 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 claims description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910000828 alnico Inorganic materials 0.000 claims description 5
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 5
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 120
- 239000000463 material Substances 0.000 description 22
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 13
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 5
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
-
- 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
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明一种包含磁性集流体的电池及其制备方法，通过施加外部磁场至聚合物基体，藉以使得磁性材料层可依据外部磁场的磁感线方向复合于聚合物基体上，最后以导电材料层再次复合于磁性材料层上，而产生磁性集流体，并以磁性相反的磁性集流体组装成电池，为此，电池中的磁性集流体之间形成稳定磁场，使得锂离子的迁移受到磁场约束变得规律，另一方面，在通过锂电池隔膜方面，锂离子运动规律亦使得隔膜的透过效率提高，而可减小隔膜阻抗。
Description
技术领域
本发明属于电池领域，具体涉及一种包含磁性集流体的电池及其制备方法。
背景技术
集流体作为电池的关键部件，主要承担将电池活性物质产生的电流汇集起来以便形成较大的电流对外输出的功能，因此集流体应与活性物质充分接触，并且内阻应尽可能小。目前最常用的锂电池正极集流体为铝箔，负极集流体主要是铜箔。为了进一步减轻集流体重量，提升电池的能量密度，各种聚合物基底覆导电金属层的集流体也应运而生，但目前对锂电池工况下锂离子运动的杂流现象无法有效纠正，即锂电池在充放电过程中锂离子运动轨迹杂乱。
如附图1所示，其为没有加设外部磁场时由COMSOL分析软件仿真出的仿真效果，由图中可看出部分带电粒子沿直线轨道运动，存在锂离子迁移至极片涂布区外，聚集在集流体表面形成锂枝晶的风险，相反的，如图2所示，其为加设外部磁场后的COMSOL分析软件仿真出的仿真效果，当施加外部磁场时，外部磁场将会对带电粒子的运行轨迹有一定的修正作用。
发明内容
本发明的目的在于通过制备带有磁性的集流体，并以具有正负极的磁性集流体组合为电池，使得电池中的正负极集流体间形成稳定磁场，即磁场约束使得锂离子的迁移变得规律，另一方面，在通过锂电池隔膜方面，锂离子运动规律亦使得隔膜的透过效率提高，而可减小隔膜阻抗。
本发明的另一目的在于通过包含磁性集流体的电池，使其电池容量将被大幅提升，且，使得电池阻抗下降，同时，提升电池循环性能。
为达成上述的目的，本发明提供一种包含磁性集流体的电池的制备方法，包含步骤:
施加垂直于一第一聚合物基体的一第一外部磁场，所述第一外部磁场的磁感线方向由所述第一聚合物基体的一第一面穿入，并于所述第一聚合物基体相对的一第二面穿出；
一第一磁性材料层依据所述第一外部磁场的磁感线方向复合于所述第一聚合物基体的所述第二面；
一第一导电材料层复合于所述第一磁性材料层上，产生一第一磁性集流体；
施加垂直于一第二聚合物基体的一第二外部磁场，所述第二外部磁场的磁感线方向由所述第二聚合物基体的一第三面穿入，并于所述第二聚合物基体相对的一第四面穿出；
一第二磁性材料层依据所述第二外部磁场的磁感线方向复合于所述第二聚合物基体的所述第三面；
一第二导电材料层复合于所述第二磁性材料层上，产生一第二磁性集流体；及
以所述第一磁性集流体与所述第二磁性集流体组装成一电池；
其中，所述第一外部磁场的磁感线方向与所述第二外部磁场的磁感线方向为相反。
优选的，所述第一聚合物基体与所述第二聚合物基体为PR、PI、PA6、PA66、PET、PVC、PS或ABS。
优选的，所述第一磁性材料层与所述第二磁性材料层为钐钴磁性材料、钕铁硼磁性材料、铁氧体磁性材料或铝镍钴磁性材料。
优选的，所述第一导电材料层与所述第二导电材料层为铝、铜、银或金。
优选的，于一第一磁性材料层依据所述第一外部磁场的磁感线方向复合于所述第一聚合物基体的所述第二面的步骤中，所述第一磁性材料层以真空蒸镀或热喷涂的制程复合于所述第一聚合物基体上。
优选的，于一第二磁性材料层依据所述第二外部磁场的磁感线方向复合于所述第二聚合物基体的所述第三面的步骤中，所述第二磁性材料层以真空蒸镀或热喷涂的制程复合于所述第二聚合物基体上。
优选的，于一第一导电材料层复合于所述第一磁性材料层上，产生一第一磁性集流体的步骤中，所述第一导电材料层以化学镀、真空蒸镀、溅射或等离子喷镀的制程复合于所述第一磁性材料层上。
优选的，于一第二导电材料层复合于所述第二磁性材料层上，产生一第二磁性集流体的步骤中，所述第二导电材料层以化学镀、真空蒸镀、溅射或等离子喷镀的制程复合于所述第二磁性材料层上
为达成上述的另一目的，本发明提供一种包含磁性集流体的电池，包含:
一第一磁性集流体，包含一第一聚合物基体、一第一磁性材料层及一第一导电材料层，所述第一聚合物基体包含一第一面及相對的一第二面，所述第一磁性材料层依据垂直于所述第一聚合物基体的一第一外部磁场的磁感线方向复合于所述第一聚合物基体的所述第二面，及所述第一导电材料层复合于所述第一磁性材料层上，其中，所述第一外部磁场的磁感线方向由所述第一聚合物基体的所述第一面穿入，并于所述第一聚合物基体相对的所述第二面穿出；及
一第二磁性集流体，与所述第一磁性集流体电性连接，所述第二磁性集流体包含一第二聚合物基体、一第二磁性材料层及一第二导电材料层，所述第二聚合物基体包含一第三面及相對的一第四面，所述第二磁性材料层依据垂直于所述第二聚合物基体的一第二外部磁场的磁感线方向复合于所述第二聚合物基体的所述第三面，及所述第二导电材料层复合于所述第二磁性材料层上，其中，所述第二外部磁场的磁感线方向由所述第二聚合物基体的所述第三面穿入，并于所述第二聚合物基体相对的所述第四面穿出。
优选的，第一磁性材料和第二磁性材料层厚度相同。
本发明的有益效果在于以制备带有不同极性的磁性集流体组装成的电池，可以使其电池容量将被大幅提升，且，使得电池阻抗下降，同时，提升电池循环性能，为此，可以增加电池在大功率放电方面的安全性，以提升充放电方面的能量利用率、充电效率，并减少充电时间。
附图说明
图1为没有加设外部磁场的带电粒子沿直线轨道运动模拟图；
图2为加设外部磁场后的带电粒子沿直线轨道运动模拟图；
图3为本发明一实施例的方法流程图；
图4A为本发明一实施例的第一磁性集流体示意图；
图4B为本发明一实施例的第一外部磁场复合示意图；
图4C为本发明一实施例的第二磁性集流体示意图；
图4D为本发明一实施例的第二外部磁场复合示意图；
图5为本发明一实施例与对比例的电池循环性能测试容量保持率对比图；及
图6为本发明一实施例与对比例的电池阻抗对比图。
具体实施方式
为让本发明上述及/或其他目的、功效、特征更明显易懂，下文特举较佳实施方式，作详细说明于下：
请参阅图3与图4A-4D，其为本发明之一实施例之方法流程图及其第一磁性集流体示意图、第一外部磁场复合示意图、第二磁性集流体示意图与第二外部磁场复合示意图。如图所示，本发明的包含磁性集流体的电池B包含第一磁性集流体1及第二磁性集流体2，并详细说明如下:
具体的，第一磁性集流体1包含第一聚合物基体11、第一磁性材料层12及第一导电材料层13，第一磁性材料层12以真空蒸镀或热喷涂的制程复合于第一聚合物基体11上，且，第一导电材料层13以化学镀、真空蒸镀、溅射或等离子喷镀的制程复合于第一磁性材料层12上，但不在此限。
于一实施例中，可施加垂直于第一聚合物基体11的第一外部磁场M1，使得第一磁性材料层12依据第一外部磁场M1的磁感线方向复合于第一聚合物基体11上，且，第一外部磁场M1的磁感线方向是由第一聚合物基体11的第一面111穿入，并于第一聚合物基体11相对的第二面112穿出，使得第一磁性材料层12依据第一外部磁场M1的磁感线方向复合于第一聚合物基体11的第二面112上，而第一外部磁场M1为N极或S极，但不在此限。
具体的，第二磁性集流体2与第一磁性集流体1电性连接，且，第二磁性集流体2包含第二聚合物基体21、第二磁性材料层22及第二导电材料层23，第二磁性材料层22以真空蒸镀或热喷涂的制程复合于第二聚合物基体21上，且，第二导电材料层23以化学镀、真空蒸镀、溅射或等离子喷镀的制程复合于第二磁性材料层22上，但不在此限。
于一实施例中，可施加垂直于第二聚合物基体21的第二外部磁场M2，使得第二磁性材料层22依据第二外部磁场M2的磁感线方向复合于第二聚合物基体21上，且，第二外部磁场M2的磁感线方向是由第二聚合物基体21的第三面211穿入，并于第二聚合物基体21相对的第四面212穿出，使得第二磁性材料层22依据第二外部磁场M2的磁感线方向复合于第二聚合物基体21的第三面211上，而第二外部磁场M2为N极或S极，但不在此限。
其中，第一磁感线方向与第二磁感线方向为相反，为此，第一磁性集流体1与第二磁性集流体2的极性为相反，即当第一磁性集流体1与第二磁性集流体2组装成电池时，电池的负极为N极，而正极为S极，或电池的负极为S极，而正极为N极，但不在此限。
于一实施例中，第一聚合物基体11与第二聚合物基体21为PR、PI、PA6、PA66、PET、PVC、PS或ABS中的至少任一种，且，第一聚合物基体11与第二聚合物基体21可为相同材料或不同材料，但不在此限。
于一实施例中，第一磁性材料层12与第二磁性材料层22为钐钴磁性材料、钕铁硼磁性材料、铁氧体磁性材料或铝镍钴磁性材料中的至少任一种，且，第一磁性材料层12与第二磁性材料层22可为相同材料或不同材料，但不在此限。
于一实施例中，第一导电材料层13与第二导电材料层23为铝、铜、银或金中的至少任一种，且，第一导电材料层13与第二导电材料层23可为相同材料或不同材料，但不在此限。
其它详细电池组装方式或其它组装材料，例如电解质或隔离膜等为习知领域惯用手段，故不再此赘述。
并以本发明的包含磁性集流体的电池的制备方法，详细步骤如下:
步骤S1:施加垂直于一第一聚合物基体的一第一外部磁场，所述第一外部磁场的磁感线方向由所述第一聚合物基体的一第一面穿入，并于所述第一聚合物基体相对的一第二面穿出；
步骤S2:一第一磁性材料层依据所述第一外部磁场的磁感线方向复合于所述第一聚合物基体的所述第二面；
步骤S3:一第一导电材料层复合于所述第一磁性材料层上，产生一第一磁性集流体；
步骤S4:施加垂直于一第二聚合物基体的一第二外部磁场，所述第二外部磁场的磁感线方向由所述第二聚合物基体的一第三面穿入，并于所述第二聚合物基体相对的一第四面穿出；
步骤S5:一第二磁性材料层依据所述第二外部磁场的磁感线方向复合于所述第二聚合物基体的所述第三面；
步骤S6:一第二导电材料层复合于所述第二磁性材料层上，产生一第二磁性集流体；及
步骤S7:以所述第一磁性集流体与所述第二磁性集流体组装成一电池。
如步骤S1所示，于第一聚合物基体11施加第一外部磁场M1，且，第一外部磁场M1垂直于第一聚合物基体11，第一外部磁场M1的磁感线方向是由第一聚合物基体11的第一面111穿入，并于第一聚合物基体11相对的第二面112穿出，其中，第一聚合物基体11为PE、PI、PA6、PA66、PET、PVC、PS、ABS中的任意一种，但不在此限。
如步骤S2所示，以第一磁性材料层12依据第一外部磁场M1的磁感线方向复合于第一聚合物基体11的第二面112上，而第一外部磁场M1为N极或S极，但不在此限，其中，第一磁性材料层12为钐钴磁性材料、钕铁硼磁性材料、铁氧体磁性材料、铝镍钴磁性材料中的任意一种，但不在此限。
其中，第一磁性材料层12是以真空蒸镀的制程复合于第一聚合物基体11上，真空蒸镀的制程是指于真空条件下，采用一定的加热蒸发方式蒸发第一磁性材料层12，并使之气化为粒子，此时，粒子将会飞至第一聚合物基体11上凝聚成镀层，或以热喷涂的制程复合于第一聚合物基体11上，热喷涂的制程是指将第一磁性材料层12加热熔化，以高速气流将其雾化成极细的颗粒，并快速的喷射到第一聚合物基体11上，以于第一聚合物基体11上形成镀层，但不在此限。
如步骤S3所示，第一导电材料层13复合于第一磁性材料层12上，产生第一磁性集流体1，其中，第一磁性集流体1具有极性，其为N极或S极，于一实施例中，第一导电材料层13为铝、铜、银、金中的任意一种，但不在此限。
其中，第一导电材料层13是以化学镀的制程复合于第一磁性材料层12上，化学镀的制程是依据氧化还原反应原理，利用强还原剂在含有金属离子的溶液中，将金属离子还原成金属而沉积在第一磁性材料层12上形成镀层的方法，或以真空蒸镀的制程复合于第一磁性材料层12上，真空蒸镀的制程于前一步骤相同，或以溅射的制程复合于第一磁性材料层12上，溅射的制程是一种物理气相沉积技术，将固体靶中的原子被高能量离子撞击而离开固体进入气体的物理过程，或以等离子喷镀的制程复合于第一磁性材料层12上，等离子喷镀的制程是利用高温、高能热源、相对惰性的喷涂介质以及高粒子速度相结合生成镀层于第一磁性材料层12上，但不在此限。
如步骤S4所示，于第二聚合物基体21施加第二外部磁场M2，且，第二外部磁场M2垂直于第二聚合物基体21，第二外部磁场M2的磁感线方向是由第二聚合物基体21的第三面211穿入，并于第二聚合物基体21相对的第四面212穿出，其中，第二聚合物基体21为PE、PI、PA6、PA66、PET、PVC、PS、ABS中的任意一种，但不在此限。
如步骤S5所示，以第二磁性材料层22依据第二外部磁场M2的磁感线方向复合于第二聚合物基体21的第三面211，而第二外部磁场M2为N极或S极，但不在此限，其中，第一外部磁场M1的磁感线方向与第二外部磁场M2的磁感线方向为相反，使得第一磁性集流体1与第二磁性集流体2两者的极性为不同，其中，第二磁性材料层22为钐钴磁性材料、钕铁硼磁性材料、铁氧体磁性材料、铝镍钴磁性材料中的任意一种，但不在此限。
其中，第二磁性材料层22同样的可以真空蒸镀的制程复合于第二聚合物基体21，或以热喷涂的制程复合于第二聚合物基体21，此一方式与步骤S2相同，故不再此赘述。
如步骤S6所示，第二导电材料23复合于第二磁性材料层22，产生第二磁性集流体2，其中，第二磁性集流体2具有极性，且，第一磁性集流体1与第二磁性集流体2的极性为相反，于一实施例中，第二导电材料23为铝、铜、银、金中的任意一种，但不在此限。
其中，其第二导电材料23是以化学镀的制程复合于第二磁性材料层22，或以真空蒸镀的制程复合于第二磁性材料层22，或以溅射的制程复合于第二磁性材料层22，或以等离子喷镀的制程复合于第二磁性材料层22，此一方式与步骤S3相同，故不再此赘述。
如步骤S7所示，以第一磁性集流体1与第二磁性集流体2组装成电池B为此，以制备带有磁性集流体的电池B，可以使得其电池B的容量被大幅提升，且，电池B的阻抗下降，同时，电池B的循环效能亦同步被提升，因此可增加电池B在大功率放电方面的安全性，以提升充放电方面的能量利用率、充电效率，并减少充电时间。
同时，于一实施例中，无论是制备第一磁性集流体1或第二磁性集流体2，两者步骤所使用的第一磁性材料层12及第二磁性材料层22可以是一致的，且，其复合第一磁性材料层12及第二磁性材料层22的厚度也可以是一致的，但不在此限。
为进一步了解本发明，下面结合具体实施方式对本发明的优选方案进行描述，以利于本领域技术人员理解本发明。
实施例1
本实施例提供一种包含磁性集流体的电池的制备方法，其中，第一磁性集流体1中的第一磁性材料层12与第二磁性集流体2中的第二磁性材料层22的厚度皆为3um，第一导电层13的厚度为6um，第二导电层23的厚度为6um；
其制备方法如下：
1)制备第一磁性集流体1；
于本实施例中，第一聚合物基体11为PE、第一磁性材料层12为钐钴磁性材料及第一导电材料层13为铜材料，对PE基体施加垂直于PE基体方向的第一外部磁场M1，第一外部磁场M1的磁感线方向是由第一聚合物基体11的第一面111穿入，且，经第一聚合物基体11的第二面112穿出，使得钐钴磁性材料依据第一外部磁场M1的磁感线方向复合于PE基体上，即第一磁性材料层12复合于第一聚合物基体11的第二面112上，于第一外部磁场M1环境影响下，将钐钴磁性材料通过真空蒸镀复合在PE基体上，且，钐钴磁性材料的镀层厚度为3um，最后将铜材料通过真空蒸镀复合于钐钴磁性材料上，且，铜镀层厚度为6um。
2)制备第二磁性集流体2；
于本实施例中，第二聚合物基体21为PE、第二磁性材料层22为钐钴磁性材料及第二导电材料层23为铜材料，对PE基体施加垂直于PE基体方向的第二外部磁场M2，第二外部磁场M2的磁感线方向是由第二聚合物基体21的第三面211穿入，且，经第二聚合物基体21的第四面212穿出，使得钐钴磁性材料依据第二外部磁场M2的磁感线方向复合于PE基体上，即第二磁性材料层22复合于第二聚合物基体21的第三面211上，且，第一外部磁场M1的磁感线方向与第二外部磁场M2的磁感线方向为相反，于第二外部磁场M2环境影响下，将钐钴磁性材料通过真空蒸镀复合在PE基体上，且，钐钴磁性材料的镀层厚度为3um，最后将铜材料通过真空蒸镀复合于钐钴磁性材料上，且，铜镀层厚度为6um。
3)以1)、2)中制备的第一磁性集流体1及第二磁性集流体2作为正负极基材制备电池B。
实施例2
本实施例提供一种包含磁性集流体的电池的制备方法，其中，第一磁性集流体1中的第一磁性材料层12与第二磁性集流体2中的第二磁性材料层22的厚度皆为5um，第一导电层13的厚度为5um，第二导电层23的厚度为5um；
其制备方法如下：
1)制备第一磁性集流体1；
于本实施例中，第一聚合物基体11为PE、第一磁性材料层12为铁氧体磁性材料及第一导电材料层13为铜材料，对PE基体施加垂直于PE基体方向的第一外部磁场M1，第一外部磁场M1的磁感线方向是由第一聚合物基体11的第一面111穿入，且，经第一聚合物基体11的第二面112穿出，使得铁氧体磁性材料依据第一外部磁场M1的磁感线方向复合于PE基体上，即第一磁性材料层12复合于第一聚合物基体11的第二面112上，于第一外部磁场M1环境影响下，将铁氧体磁性材料通过热喷涂复合在PE基体上，且，铁氧体磁性材料的镀层厚度为5um，最后将铜材料通过等离子喷镀复合于铁氧体磁性材料上，且，铜镀层厚度为5um。
2)制备第二磁性集流体2；
于本实施例中，第二聚合物基体21为PE、第二磁性材料层22为铁氧体磁性材料及第二导电材料层23为铜材料，对PE基体施加垂直于PE基体方向的第二外部磁场M2，第二外部磁场M2的磁感线方向是由第二聚合物基体21的第三面211穿入，且，经第二聚合物基体21的第四面212穿出，使得铁氧体磁性材料依据第二外部磁场M2的磁感线方向复合于PE基体上，即第二磁性材料层22复合于第二聚合物基体21的第三面211上，且，第一外部磁场M1的磁感线方向与第二外部磁场M2的磁感线方向为相反，于第二外部磁场M2环境影响下，将铁氧体磁性材料通过热喷涂复合在PE基体上，且，铁氧体磁性材料的镀层厚度为5um，最后将铜材料通过真空蒸镀复合于铁氧体磁性材料上，且，铜镀层厚度为5um。
3)以1)、2)中制备的第一磁性集流体1及第二磁性集流体2作为正负极基材制备电池B。
实施例3
本实施例提供包含磁性集流体的电池的制备方法，其中，第一磁性集流体1中的第一磁性材料层12与第二磁性集流体2中的第二磁性材料层22的厚度皆为5um，第一导电层13的厚度为5um，第二导电层23的厚度为5um；
其制备方法如下：
1)制备第一磁性集流体1；
于本实施例中，第一聚合物基体11为PET、第一磁性材料层12为钕铁硼磁性材料及第一导电材料层13为铜材料，对PET基体施加垂直于PET基体方向的第一外部磁场M1，第一外部磁场M1的磁感线方向是由第一聚合物基体11的第一面111穿入，且，经第一聚合物基体11的第二面112穿出，使得钕铁硼磁性材料依据第一外部磁场M1的磁感线方向复合于PET基体上，即第一磁性材料层12复合于第一聚合物基体11的第二面112上，于第一外部磁场M1环境影响下，将钕铁硼磁性材料通过热喷涂复合在PET基体上，且，钕铁硼磁性材料的镀层厚度为5um，最后将铜材料通过等真空蒸镀复合于钕铁硼磁性材料上，且，铜镀层厚度为5um。
2)制备第二磁性集流体2；
于本实施例中，第二聚合物基体21为ABS、第二磁性材料层22为钕铁硼磁性材料及第二导电材料层23为铜材料，对ABS基体施加垂直于ABS基体方向的第二外部磁场M2，第二外部磁场M2的磁感线方向是由第二聚合物基体21的第三面211穿入，且，经第二聚合物基体21的第四面212穿出，使得钕铁硼磁性材料依据第二外部磁场M2的磁感线方向复合于ABS基体上，即第二磁性材料层22复合于第二聚合物基体21的第三面211上，且，第一外部磁场M1的磁感线方向与第二外部磁场M2的磁感线方向为相反，于第二外部磁场M2环境影响下，将钕铁硼磁性材料通过热喷涂复合在ABS基体上，且，钕铁硼磁性材料的镀层厚度为5um，最后将铜材料通过真空蒸镀复合于钕铁硼磁性材料上，且，铜镀层厚度为5um。
3)以步骤1)、2)中制备的第一磁性集流体1及第二磁性集流体2作为正负极基材制备电池B。
对比例1
于此一实施例中，正负极均为不含磁性的聚合物，仅为单面覆金属导电材料的电池。
表一实施例1-3与对比例1统整表
综上所述，以实施例1、实施例2、实施例3、对比例1制备的电池B进行测试，参阅图4-5，其为电池循环性能测试容量保持率对比图及电池阻抗对比图，于测试中，阻抗测试条件：Constant E；0Ref,10mV；Log:1000000-0.1H，但不在此限。通过表一的统整表可看出，电池B的循环容量与电池B的阻抗效果，其中，电池B的循环容量于电池循环圈数13圈后，无论是实施例1、实施例2或实施例3电池容量皆持续维持于一定程度，相反的，对比例1则持续大幅下降，即实施例1、实施例2或实施例3电池B的容量保持率相较于对比例1更好，同时，在电池B的阻抗测试中，实施例1-3于在高频区半圆直径更短，且，低频区直线斜率更小，明显的相较于对比例1的电池表现更好，而达到本发明的目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明范围。
Claims (10)
1.一种包含磁性集流体的电池的制备方法，包含步骤:
施加垂直于一第一聚合物基体的一第一外部磁场，所述第一外部磁场的磁感线方向由所述第一聚合物基体的一第一面穿入，并于所述第一聚合物基体相对的一第二面穿出；
一第一磁性材料层依据所述第一外部磁场的磁感线方向复合于所述第一聚合物基体的所述第二面；
一第一导电材料层复合于所述第一磁性材料层上，产生一第一磁性集流体；
施加垂直于一第二聚合物基体的一第二外部磁场，所述第二外部磁场的磁感线方向由所述第二聚合物基体的一第三面穿入，并于所述第二聚合物基体相对的一第四面穿出；
一第二磁性材料层依据所述第二外部磁场的磁感线方向复合于所述第二聚合物基体的所述第三面；
一第二导电材料层复合于所述第二磁性材料层上，产生一第二磁性集流体；及
以所述第一磁性集流体与所述第二磁性集流体组装成一电池；
其中，所述第一外部磁场的磁感线方向与所述第二外部磁场的磁感线方向为相反。
2.依据权利要求1的包含磁性集流体的电池的制备方法，所述第一聚合物基体与所述第二聚合物基体为PR、PI、PA6、PA66、PET、PVC、PS或ABS。
3.依据权利要求1的包含磁性集流体的电池的制备方法，所述第一磁性材料层与所述第二磁性材料层为钐钴磁性材料、钕铁硼磁性材料、铁氧体磁性材料或铝镍钴磁性材料。
4.依据权利要求1的包含磁性集流体的电池的制备方法，所述第一导电材料层与所述第二导电材料层为铝、铜、银或金。
5.依据权利要求1的包含磁性集流体的电池的制备方法，于一第一磁性材料层依据所述第一外部磁场的磁感线方向复合于所述第一聚合物基体的所述第二面的步骤中，所述第一磁性材料层以真空蒸镀或热喷涂的制程复合于所述第一聚合物基体上。
6.依据权利要求1的包含磁性集流体的电池的制备方法，于一第二磁性材料层依据所述第二外部磁场的磁感线方向复合于所述第二聚合物基体的所述第三面的步骤中，所述第二磁性材料层以真空蒸镀或热喷涂的制程复合于所述第二聚合物基体上。
7.依据权利要求1的包含磁性集流体的电池的制备方法，于一第一导电材料层复合于所述第一磁性材料层上，产生一第一磁性集流体的步骤中，所述第一导电材料层以化学镀、真空蒸镀、溅射或等离子喷镀的制程复合于所述第一磁性材料层上。
8.依据权利要求1的包含磁性集流体的电池的制备方法，于一第二导电材料层复合于所述第二磁性材料层上，产生一第二磁性集流体的步骤中，所述第二导电材料层以化学镀、真空蒸镀、溅射或等离子喷镀的制程复合于所述第二磁性材料层上。
9.一种包含磁性集流体的电池，包含:
一第一磁性集流体，包含一第一聚合物基体、一第一磁性材料层及一第一导电材料层，所述第一聚合物基体包含一第一面及相對的一第二面，所述第一磁性材料层依据垂直于所述第一聚合物基体的一第一外部磁场的磁感线方向复合于所述第一聚合物基体的所述第二面，及所述第一导电材料层复合于所述第一磁性材料层上，其中，所述第一外部磁场的磁感线方向由所述第一聚合物基体的所述第一面穿入，并于所述第一聚合物基体相对的所述第二面穿出；及
一第二磁性集流体，与所述第一磁性集流体电性连接，所述第二磁性集流体包含一第二聚合物基体、一第二磁性材料层及一第二导电材料层，所述第二聚合物基体包含一第三面及相對的一第四面，所述第二磁性材料层依据垂直于所述第二聚合物基体的一第二外部磁场的磁感线方向复合于所述第二聚合物基体的所述第三面，及所述第二导电材料层复合于所述第二磁性材料层上，其中，所述第二外部磁场的磁感线方向由所述第二聚合物基体的所述第三面穿入，并于所述第二聚合物基体相对的所述第四面穿出。
10.如权利要求9所述一种包含磁性集流体的电池，其特征在于所述第一磁性材料和第二磁性材料层厚度相同。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111622591.2A CN114300688B (zh) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | 一种包含磁性集流体的电池及其制备方法 |
| PCT/CN2022/085954 WO2023123730A1 (zh) | 2021-12-28 | 2022-04-08 | 一种包含磁性集流体的电池及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111622591.2A CN114300688B (zh) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | 一种包含磁性集流体的电池及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114300688A CN114300688A (zh) | 2022-04-08 |
| CN114300688B true CN114300688B (zh) | 2024-01-16 |
Family
ID=80970233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111622591.2A Active CN114300688B (zh) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | 一种包含磁性集流体的电池及其制备方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114300688B (zh) |
| WO (1) | WO2023123730A1 (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060061709A (ko) * | 2004-12-02 | 2006-06-08 | 삼성전기주식회사 | 평면형 자성 인덕터 및 그 제조 방법 |
| JP2009295331A (ja) * | 2008-06-03 | 2009-12-17 | Sony Corp | 負極集電体およびその形成方法、ならびに負極および二次電池 |
| KR20100071773A (ko) * | 2008-12-19 | 2010-06-29 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지의 제조방법 |
| CN102339986A (zh) * | 2011-09-30 | 2012-02-01 | 东莞新能源科技有限公司 | 锂离子电池极片制备装置和制备方法 |
| CN102709524A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-03 | 东莞新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池负极极片制作方法 |
| CN108281662A (zh) * | 2017-01-12 | 2018-07-13 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种集流体，其极片和电池及应用 |
| CN108923024A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-11-30 | 浙江工业大学 | 一种磁性锂金属电池铜磁复合电极材料及其制备工艺和应用 |
| CN112909264A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-06-04 | Oppo广东移动通信有限公司 | 集流体及锂离子电池 |
| CN113270589A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-08-17 | 厦门海辰新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池、双极性集流体及其制作方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120126630A (ko) * | 2011-05-12 | 2012-11-21 | 삼성전기주식회사 | 에너지 저장 장치 및 이의 제조방법 |
| US10347901B2 (en) * | 2016-11-17 | 2019-07-09 | Nissan North America, Inc. | Method of preparing lithium ion battery electrode having improved lithium ion transport |
| CN109904541A (zh) * | 2017-12-08 | 2019-06-18 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种可快速充电无枝晶产生的金属二次电池 |
| CN109830648A (zh) * | 2019-01-12 | 2019-05-31 | 天津大学 | 一种利用洛伦兹力消除锂枝晶生长的方法 |
| CN110943201B (zh) * | 2019-04-15 | 2021-02-26 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种正极极片和电化学装置 |
| CN110556510B (zh) * | 2019-09-24 | 2021-05-25 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种锂离子电池极片及其制备方法和含有该极片的电池 |
-
2021
- 2021-12-28 CN CN202111622591.2A patent/CN114300688B/zh active Active
-
2022
- 2022-04-08 WO PCT/CN2022/085954 patent/WO2023123730A1/zh unknown
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060061709A (ko) * | 2004-12-02 | 2006-06-08 | 삼성전기주식회사 | 평면형 자성 인덕터 및 그 제조 방법 |
| JP2009295331A (ja) * | 2008-06-03 | 2009-12-17 | Sony Corp | 負極集電体およびその形成方法、ならびに負極および二次電池 |
| KR20100071773A (ko) * | 2008-12-19 | 2010-06-29 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지의 제조방법 |
| CN102339986A (zh) * | 2011-09-30 | 2012-02-01 | 东莞新能源科技有限公司 | 锂离子电池极片制备装置和制备方法 |
| CN102709524A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-03 | 东莞新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池负极极片制作方法 |
| CN108281662A (zh) * | 2017-01-12 | 2018-07-13 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种集流体，其极片和电池及应用 |
| CN108923024A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-11-30 | 浙江工业大学 | 一种磁性锂金属电池铜磁复合电极材料及其制备工艺和应用 |
| CN112909264A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-06-04 | Oppo广东移动通信有限公司 | 集流体及锂离子电池 |
| CN113270589A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-08-17 | 厦门海辰新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池、双极性集流体及其制作方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 一种改善贮氢电极合金电化学性能的新方法;马建新, 潘洪革, 朱云峰, 李寿权, 陈长聘;金属学报(01);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023123730A1 (zh) | 2023-07-06 |
| CN114300688A (zh) | 2022-04-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chen et al. | An artificial polyacrylonitrile coating layer confining zinc dendrite growth for highly reversible aqueous zinc‐based batteries | |
| CN110071292B (zh) | 一种锂离子电池正极极片的制备方法及其正极极片 | |
| CN112750982A (zh) | 叠层锂金属电池负极材料及其制备方法、锂金属二次电池 | |
| CN111342028B (zh) | 一种石墨基负极的锂离子电池的化成方法 | |
| CN109461886A (zh) | 一种复合型金属锂负极材料及制备方法 | |
| CN108365169A (zh) | 一种锂金属负极结构组合及其制备方法、锂电池电芯 | |
| CN108123167B (zh) | 一种锂硫电池用电极及其制备和包含其的锂硫电池结构 | |
| Zhang et al. | Metallized Plastic Foils: A Promising Solution for High‐Energy Lithium‐Ion Battery Current Collectors | |
| CN1731599A (zh) | 一种二次电池负极（阳极）及制作方法 | |
| CN113937269B (zh) | 一种银颗粒涂层修饰的三维多孔铜集流体-锂负极一体结构及其制备方法和应用 | |
| CN112436116B (zh) | 一种铝掺杂ZnO膜包覆三元正极@C复合微球及其制备方法和应用 | |
| CN104157880A (zh) | 一种导电金属陶瓷修饰锂离子电池集流体的方法 | |
| Lorandi et al. | Comparative performance of ex situ artificial solid electrolyte interphases for Li metal batteries with liquid electrolytes | |
| CN112652860A (zh) | 一种隔膜及其制备方法、锂离子电池 | |
| CN107437625A (zh) | 一种双面异质集流体及其制备方法，锂电池 | |
| CN108807814B (zh) | 用于锂离子电池的隔膜 | |
| Hou et al. | Recent development of low temperature plasma technology for lithium-ion battery materials | |
| CN112820847A (zh) | 硅基负极材料及其制备方法、锂离子电池以及电器 | |
| CN114300688B (zh) | 一种包含磁性集流体的电池及其制备方法 | |
| CN107230785A (zh) | 一种表面包覆复合膜的钛酸锂电极、其制备方法及用途 | |
| CN114023986A (zh) | 一种用于燃料电池钛基材双极板的复合涂层及其制备方法 | |
| CN112310367A (zh) | 一种锂电池电极用超薄多孔金属材料及其制备方法与应用 | |
| Xi et al. | Simple Fabrication of Ti3C2/MnO2 Composites as Cathode Material for High Capacity and Long Cycle Lifespan Zn‐ion Batteries | |
| CN206961943U (zh) | 一种石墨烯复合负极结构 | |
| CN115020680B (zh) | 一种MXene包覆的钠离子电池硬碳负极材料 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |