CN114420941A - 集流体、极片、电化学装置及电子装置 - Google Patents

集流体、极片、电化学装置及电子装置 Download PDF

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CN114420941A CN202210321242.5A CN202210321242A CN114420941A CN 114420941 A CN114420941 A CN 114420941A CN 202210321242 A CN202210321242 A CN 202210321242A CN 114420941 A CN114420941 A CN 114420941A
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Abstract

本申请公开了一种集流体、极片、电化学装置及电子装置，集流体包括基体层及导电层，基体层在厚度方向具有相对的两个表面，基体层上设置有多个贯穿基体层的通孔，其中，基体层包括聚合物材料；导电层设置于基体层两个表面及通孔，设置于通孔内的导电层与设置于两个表面上的导电层相连接；所述集流体具有第一集流部及第二集流部，第二集流部单位长度的阻值大于第一集流部单位长度的阻值。本申请实施例的第一集流部的产热相对较少，第二集流部的产热相对较多，从而可以降低电极组件各部的温差，改善电化学装置的温度均匀性。

Description

集流体、极片、电化学装置及电子装置
技术领域
本申请涉及电化学装置技术领域，尤其涉及一种集流体、极片、电化学装置及电子装置。
背景技术
相关技术中，由于电芯内不同部位的产热、散热条件不同，从而导致电池包内电芯温度不均匀，进而使得电池循环寿命差。尤其针对快充体系，当电池充电电流越大时电芯内部温升越高，内外温差则越大。传统的散热方式一般是通过在电芯外部设置风冷或液冷散热器，但这一散热方式仍无法解决电芯内部热聚集导致电芯内外温度不均匀的问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种集流体、极片、电化学装置及电子装置，可以改善上述相关技术中的技术问题。
第一方面，本申请实施例提供一种集流体，所述集流体包括基体层及导电层，基体层在厚度方向具有相对的两个表面，所述基体层上设置有多个贯穿所述基体层的通孔，其中，所述基体层包括聚合物材料；所述导电层设置于所述基体层两个表面及所述通孔内，设置于所述通孔内的所述导电层与设置于所述两个表面上的所述导电层相连接；所述集流体具有第一集流部及第二集流部，所述第二集流部单位长度的阻值大于所述第一集流部单位长度的阻值。
在一些示例性的实施例中，所述第一集流部单位长度的阻值为R1，所述第二集流部单位长度的阻值为R2，1.1≤R2/R1≤10，其中，R1的取值范围为1mΩ/m-2Ω/m。
在一些示例性的实施例中，1.1≤R2/R1≤3。
在一些示例性的实施例中，所述第一集流部的导电层的体积占比大于所述第二集流部的导电层体积占比；或，所述第一集流部的基体层的体积占比小于所述第二集流部的基体层的体积占比。
在一些示例性的实施例中，所述第一集流部上的所述通孔与所述第二集流部上的所述通孔容积相同，且所述第一集流部上单位面积所述通孔的个数高于所述第二集流部上单位面积所述通孔的个数；或，所述第一集流部上单位面积所述通孔与所述第二集流部上单位面积所述通孔的个数相同，且所述第一集流部上的所述通孔容积大于所述第二集流部上的所述通孔容积。
在一些示例性的实施例中，所述第一集流部的导热系数为λ1，所述第二集流部的导热系数为λ2，1.1≤λ1/λ2≤3。
在一些示例性的实施例中，所述基体层还包括导电网，所述聚合物材料至少部分填充于所述导电网，所述导电网与所述导电层电连接。
在一些示例性的实施例中，满足以下特征的至少一者：所述导电网的厚度为1µm-30µm；所述导电层的厚度为20nm-15µm；所述基体层的厚度为20nm-30µm。
在一些示例性的实施例中，所述第一集流部与所述第二集流部的厚度相同。
第二方面，本申请实施例提供了一种极片，包括：如上述任一项所述的集流体；及设置于所述集流体表面的电极活性物质层。
第三方面，本申请实施例提供了一种电化学装置，包括卷绕式电极组件，所述卷绕式电极组件包括上述所述的极片，所述集流体沿长度方向相互远离的两端分别为第一端及第二端，所述集流体由所述第一端至所述第二端设置有所述第一集流部及所述第二集流部；所述集流体的第一端位于所述卷绕式电极组件的内圈，所述集流体的第二端位于所述卷绕式电极组件的外圈。
在一些示例性的实施例中，电化学装置还包括第一极耳，所述第一极耳与所述集流体连接，所述第一极耳至所述第一端的距离小于或等于所述集流体长度的三分之一。
在一些示例性的实施例中，电化学装置还包括第二极耳，所述第二极耳与所述集流体连接，所述第二极耳至所述第二端的距离小于或等于所述集流体长度的三分之一。
第四方面，本申请实施例提供了一种电子装置，包括如上述任一项所述的电化学装置。
本申请实施例中，由于第二集流部的单位长度阻值高于第一集流部，电化学装置在充放电过程中，第一集流部的产热相对较少，第二集流部的产热相对较多，从而可以降低电极组件各部的温差，改善电化学装置的温度均匀性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一种实施例中的基体层的结构示意图；
图2为本申请一种实施例中的负极集流体的结构示意图；
图3为本申请另一种实施例中的负极集流体的结构示意图；
图4为本申请又一种实施例中的负极集流体的结构示意图；
图5为本申请再一种实施例中的负极集流体的结构示意图；
图6为本申请一种实施例中的正极集流体的结构示意图；
图7为本申请另一种实施例中的基体层的结构示意图；
图8为本申请又一种实施例中的基体层的结构示意图；
图9为本申请一种实施例中的电化学装置的结构示意图；
图10为本申请另一种实施例中的电化学装置的结构示意图。
附图标记说明：100、集流体；100a、第一端；100b、第二端；100c、第一集流部；100d、第二集流部；110、基体层；111、聚合物材料；111a、通孔；112、导电网；120、导电层；200、电化学装置；210、第一极耳；220、第二极耳。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
相关技术中，多层卷绕或叠片条件下电极组件中心产热后不利于及时传导到电芯表面，特别是在电芯尺寸较大的情况下。另一方面，在卷绕式电极组件中，极耳往往焊接在电极组件内圈的集流体上，越靠近极耳的集流体区域电流密度大，因此电极组件内圈产热更多，最终的结果是造成电芯内的热聚集，进而导致电池包内电芯温度不均匀、一致性差，使得电池循环寿命差。此外，当电芯通过内置加热片或集流体产热的方式进行自加热时，由于升温速度较快，会进一步加剧这种电芯内外温差，持续影响电芯的循环性能，带来安全风险。
本申请的实施例通过对集流体中不同区域的阻值进行梯度设计，可以对不同区域的产热量进行设计，从而改善电芯的安全性能。
如图1-6所示，本申请实施例第一方面提供一种集流体100，集流体100包括基体层110及导电层120。
如图1所示，基体层110在厚度方向具有相对的两个表面，基体层110上设置有多个贯穿基体层110的通孔111a。通孔111a的形状可以为圆形，椭圆形，或者不规则的形状等。其中，基体层110可以为聚合物材料111，聚合物材料111可以为层状结构。聚合物材料111可以选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对萘二甲酸乙二醇酯、及聚对苯二甲酰对苯二胺中的至少一种。
如图2-6所示，导电层120设置于基体层110两个表面及通孔111a内，设置于通孔111a内的导电层120与设置于两个表面上的导电层120相连接，使得设置于两个表面上的导电层120可以通过设置于通孔111a内的导电层120实现电连接，导电层120优选为金属层。
本申请实施例的集流体100可以作为正极集流体，也可以作为负极集流体。如图2-5所示，当集流体100作为负极集流体时，导电层120的材质优选为铜。如图6所示，当集流体100作为正极集流体时，导电层120的材质优选为铝。
如图2-6所示，集流体100沿长度方向相互远离的两端分别为第一端100a及第二端100b，由第一端100a至第二端100b，集流体100的阻值总体上呈变大的趋势，例如集流体100的阻值可以是持续变大，也可以是阶梯性变大。为了便于描述，可以定义集流体100由第一端100a至第二端100b具有依次设置的第一集流部100c及第二集流部100d，第一集流部100c及第二集流部100d可以分别对应卷绕式电极组件的内圈及外圈。需要说明的是，第一集流部100c及第二集流部100d可以是组成集流体100的一部分或者是全部，第一集流部100c及第二集流部100d可以间隔设置或是相邻设置。由于从第一端100a至第二端100b集流体100的阻值总体上呈变大的趋势，所以第二集流部100d单位长度的阻值大于第一集流部100c单位长度的阻值。
综上所述，由于第二集流部100d的单位长度阻值高于第一集流部100c，卷绕电池在充放电过程中，第一集流部100c的产热相对较少，第二集流部100d的产热相对较多，即卷绕式电极组件的内圈产热相对较少，卷绕式电极组件的外圈产热相对较多，从而可以降低卷绕式电极组件的内圈和外圈的温差，改善电芯的内外温度均匀性。
上述基体层110在生产时，可以通过流延工艺，使得聚合物覆盖导电网112的表面，形成聚合物层，并使聚合物层和导电网112形成相互贯通的结构。该方法中所采用的流延工艺，本申请没有特别限定，可以采用本领域技术人员已知的流延工艺来实现。待基体层110成型后，在基体层110上进行打孔，然后将金属层覆盖于设有通孔111a的基体层110上。
金属层可以通过物理气相沉积或电镀中的至少一种形成于复合基体的两侧表面上。更为具体地，铝金属层可以通过物理气相沉积形成于复合基体的两侧表面上。铜金属层可以通过物理气相沉积或电镀形成于复合基体的两侧表面上。其中，物理气相沉积可以包括蒸发法或溅射法。蒸发法包括坩埚式蒸发法、蒸发舟式蒸发法或电子束蒸发法等。
聚合物膜的厚度本实施例没有特别限定，可以根据金属网的孔径、孔隙率等参数进行选择，只要其能够保证在热压复合后，聚合物材料111位于导电网112的两侧表面所在的平面之间即可。该方法中所采用的的热压复合工艺，本申请没有特别限定，可以采用本领域技术人员已知的热压复合工艺来实现。
在一些实施例中，第一集流部100c单位长度的阻值为R1，第二集流部100d单位长度的阻值为R2， 1.1≤R2/R1≤10，在一些实施例中，优选1.1≤R2/R1≤3。若R2/R1的比值太小，则对电芯温度均匀性的改善不明显；若R2/R1的比值太大（例如大于10），则会导致电极组件内的温差加剧，造成卷绕式电极组件内部温度低而外圈温度高。其中，R1的取值范围为1mΩ/m-2Ω/m。若集流体100阻值过小，则集流体100阻值梯度变化太小，在卷绕式电极组件中无法有效地通过调控阻值梯度改善电芯内外温度均匀性；集流体100阻值过大，则会一定程度增大电极组件的总阻抗，导致电池充放电过程中极化从而影响电芯的电化学性能。
在一些实施例中，第一集流部100c的导电层120的体积占比大于第二集流部100d的导电层120体积占比，且第一集流部100c的基体层110的体积占比小于第二集流部100d的基体层110的体积占比。在单位长度的集流体100中，通孔111a总的体积占比越大，则填充于通孔111a内的导电层120的体积占越比多，电阻也就越小。通过改变导电层120的体积占比，可以有效改变集流体100上不同部位的阻值。
导电层120优选为金属层，集流体100中金属层电子电导能力大于基体层110因此单位长度的集流体100中金属层占比越大，则阻值越小，因此根据电芯产热特点，越靠近电芯内圈，集流体100的金属层/基体层110的占比逐渐增大，其中金属层组分逐渐增大。
在一些实施例中，如图2及图6所示，第一集流部100c上的通孔111a与第二集流部100d上的通孔111a容积相同，且第一集流部100c上单位面积通孔111a的个数高于第二集流部100d上单位面积通孔111a的个数，从而使得第二集流部100d单位长度的阻值大于第一集流部100c单位长度的阻值。或者，如图3所示，第一集流部100c上单位面积通孔111a与第二集流部100d上单位面积通孔111a的个数相同，且第一集流部100c上的通孔111a大于第二集流部100d上的通孔111a，从而使得第二集流部100d单位长度的阻值大于第一集流部100c单位长度的阻值。或者，如图4所示，第一集流部100c上单位面积通孔111a的个数高于第二集流部100d上单位面积通孔111a的个数，且第一集流部100c上的通孔111a大于第二集流部100d上的通孔111a，从而使得第二集流部100d单位长度的阻值大于第一集流部100c单位长度的阻值。
另外，由于金属层的导热能力优于基体层110，由第一端100a至第二端100b，随着金属层的占比减少，导热能力逐渐变差。即卷绕式电极组件的内圈导热能力相对较好，卷绕式电极组件的外圈导热能力相对较差，从而使得内圈导热快，而外圈导热慢，有利于进一步减少充放电过程中电芯内部的热量聚集，更为充分地利用及分配热量，降低卷绕式电极组件的内圈和外圈的温差，改善电芯的内外温度均匀性。
在一些实施例中，第一集流部100c的导热系数为λ1，第二集流部100d的导热系数为λ2，优选1.1≤λ1/λ2≤3。若λ1/λ2的比值太小，则电芯内外温度均匀性改善不明显；若λ1/λ2的比值太大，则会导致电芯内部温度低而外圈温度高。
如图5、图7及图8所示，在一些实施例中，基体层110（通孔111a未示出）还包括导电网112，聚合物材料111至少部分填充于导电网112，导电网112与导电层120电连接。具体的，如图7所示，聚合物材料111可以与导电网112相互贯通，导电网112可以与两个表面上的导电层120直接接触实现电导，同时通过通孔111a内的导电层120实现电导。如图8所示，在图7的基础上，聚合物材料111还可以进一步覆盖导电网112的表面，导电网112可以通过通孔111a内的导电层120实现电导。
需要说明的是，导电网112可以由单层金属网或者是双层金属网构成。导电网112的网孔形状没有特别限定，例如可以是方形、圆形、椭圆形或菱形等。
基于与导电层120相类似的理由，导电网112的材质可以为铜或铝。当集流体100作为正极集流体时，导电网112优选为铝网；当集流体100作为负极集流体时，导电网112优选为铜网。
在一些实施例中，满足以下特征的至少一者：导电网112的厚度为1µm-30µm；导电层120的厚度为20nm-15µm；聚合物材料111的厚度为20nm-30µm。
在一些实施例中，集流体100各个部分的厚度保持不变，也即集流体100的第一集流部100c与第二集流部100d的厚度相同，由于实际生产会有公差，第一集流部100c与第二集流部100d的厚度差距在1%以内也应当理解为厚度相同。
本申请实施例第二方面提供一种极片，包括：如上述任一项的集流体100；及设置于集流体100表面的电极活性物质层。
本申请实施例提供的极片包括正极极片和负极极片。
当极片为正极极片时，其包括本申请实施例提供的集流体100和形成于集流体100表面的正极活性物质层。优选地，集流体100的导电网112为铝网。金属层的材质为铝。正极的集流体100的导电网112和金属层也可以采用本领域常用于正极的其他材料。
当极片为负极极片时，其包括本申请实施例提供的集流体100和形成于集流体100表面的负极活性物质层。优选地，集流体100的导电网112为铜网。金属层的材质为铜。负极的集流体100的导电网112和金属层也可以采用本领域常用于负极的其他材料。例如，在钠离子电池中，金属层的材质可以为铝。
对于正极活性物质，本申请没有特别限定。例如可以使用含锂的钴氧化物(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、含锂的镍氧化物(LiNiO2)、Co-Ni-Mn的含锂的复合氧化物、Ni-Mn-Al的含锂的复合氧化物、Ni-Co-Al的含锂的复合氧化物、橄榄石型磷酸铁锂(LiFePO4)、橄榄石型磷酸锰锂(LiMnPO4)等。上述的正极活性物质可以单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。
对于负极活性物质，本申请没有特别限定。例如可以使用碳系负极活性物质、金属系负极活性物质以及将这些组合而成的负极活性物质等。
在此，碳系负极活性物质是指，可以插入(也称为“掺杂”)锂的、以碳为主骨架的活性物质。并且，作为碳系负极活性物质，具体而言可举出：焦炭、中间相炭微球(MCMB)、中间相沥青系碳纤维、热解气相生长碳纤维、酚醛树脂烧结体、聚丙烯腈系碳纤维、糠醇树脂烧结体(PFA)及硬碳等碳质材料；以及天然石墨和人造石墨等石墨质材料。
此外，金属系负极活性物质是包含金属的活性物质，通常是指在结构中包含可以插入锂的元素、在插入锂的情况下的每单位质量的理论电容量为500mAh/g以上的活性物质。并且，作为金属系活性物质，可举出例如：锂金属；可以形成锂合金的单质金属(例如Ag、Al、Ba、Bi、Cu、Ga、Ge、In、Ni、P、Pb、Sb、Si、Sn、Sr、Zn、Ti等)；以及它们的氧化物、硫化物、氮化物、硅化物、碳化物、磷化物等。进而，可以举出钛酸锂等氧化物。上述的负极活性物质可以单独使用1种，也可以将2种以上组合使用。
另外，正极活性物质层和负极活性物质层还可以包含导电剂及粘结剂等。导电剂及粘结剂本申请没有特别限定，可以采用本领域已知的任意的导电剂及粘结剂。
如图9及图10所示，本申请实施例第三方面提供一种电化学装置200，电化学装置200可以是锂电池等。电化学装置200包括卷绕式电极组件，卷绕式电极组件包括上述的极片，集流体100的第一端100a位于卷绕式电极组件的内圈，集流体100的第二端100b位于卷绕式电极组件的外圈。
具体地，电化学装置200的正极极片和/或负极极片可以为本申请提供的极片。而电化学装置200其它的组成部分，包括隔膜和电解液等，没有特别的限定。
对于隔膜，其材质可以包括但不限于玻璃纤维、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯或其组合。
对于电解液，其通常可以使用在有机溶剂中溶解了支持电解质的有机电解液。其中，支持电解质可以包括但不限于LiPF6、LiAsF6、LiBF4、LiSbF6、LiAlCl4、LiClO4、CF3SO3Li、C4F9SO3Li、CF3COOLi、(CF3CO)2NLi、(CF3SO2)2NLi、(C2F5SO2)NLi等。对于电解液中的有机溶剂，只要其可以溶解支持电解质即可，没有特别限定，例如在锂离子电池中，可使用碳酸二甲酯(DMC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸亚乙烯酯(VC)等碳酸酯类；γ-丁内酯、甲酸甲酯等酯类；1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃等醚类；环丁砜、二甲基亚砜等含硫化合物类等。此外，也可以使用这些溶剂的混合溶液。
如图10所示，在一些实施例中，电化学装置200还包括第一极耳210及第二极耳220，第一极耳210与集流体100连接，第一极耳210至第一端100a的距离小于或等于集流体100长度的三分之一。第二极耳220与集流体100连接，第二极耳220至第二端100b的距离小于或等于集流体100长度的三分之一。
对于常规电芯，在正极极片（或负极极片）上同时焊接第一极耳210及第二极耳220，第一极耳210和第二极耳220可构成加热回路，通过施加电流可实现集流体100产热，升高电池温度。第一极耳210与第二极耳220相互远离设置，可以扩大集流体100上的产热范围，提升加热效率，并进一步改善加热过程中热量分布的均匀性。
本申请实施例第四方面提供一种电子装置，包括如上述任一项的电化学装置200。电子装置可以为任意的电子装置，例如移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机、电动玩具、电动汽车等。
下面，结合具体的实施例，将本申请实施例的电化学装置，与由Cu箔及Al箔作为集流体制成的电化学装置，进行测试对比。
电化学装置的制备过程为：
一、正极集流体制备
Al集流体制备：将2µm厚的PET薄膜打孔后置于坩埚式镀铝机的真空腔室内，待内部真空度达到6*10-3 Pa时，将坩埚内铝融化，通过蒸镀在PET薄膜的双侧分别沉积1000nm厚度的铝层得到Al集流体。通过在聚合物膜上打孔的方式确保两侧沉积的金属层相互导通。通过控制打孔的孔径大小以及孔的疏密程度控制通孔的容积和单位面积通孔的个数。
二、负极集流体制备
Cu集流体制备：将2µm厚的PET薄膜打孔后置于磁控溅射镀膜机的真空腔室内，待内部真空度达到6*10-3 Pa时，向腔室内部通入氩气，将腔室真空调节至1 Pa，开启磁控溅射电源，开始溅射Cu。通过在PET薄膜的双侧分别沉积200nm厚度的铜层后得到Cu集流体。通过在聚合物膜上打孔的方式确保两侧沉积的金属层相互导通。通过控制打孔的孔径大小以及孔的疏密程度控制通孔的容积和单位面积通孔的个数。
Cu集流体制备（含导电网）：在高于聚合物膜熔点温度条件下，将2µm厚的PET聚合物膜与2µm厚的铜金属网进行热压复合形成复合基底，将复合基底两侧的PET薄膜打孔后置于磁控溅射镀膜机的真空腔室内，待内部真空度达到6*10-3 Pa时，向腔室内部通入氩气，将腔室真空调节至1 Pa，开启磁控溅射电源，开始溅射Cu。通过在复合基地的双侧分别沉积200nm厚度的铜层后得到Cu集流体。其中聚合物膜也需通过打孔的方式确保两侧金属层与内置导电层的相互导通，通过控制打孔的孔径大小以及孔的疏密程度控制通孔的容积和单位面积通孔的个数。
三、正极极片的制备
Al集流体制成的极片：基于上述制成的Al集流体，将正极活性材料钴酸锂（LiCoO2）、导电炭黑（Super P）、聚偏二氟乙烯（PVDF）按照重量比97.5:1.0:1.5进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮（NMP）作为溶剂，调配成为固含量为0.75的浆料，并搅拌均匀。将浆料均匀涂覆在Al集流体上，极片上正极有效物质的重量为180g/m2。90℃条件下烘干，即已完成正极极片的单面涂布，再以同样的方法完成另一面的涂布。完成涂布后，将极片的正极有效物质层冷压至4.0g/cm3的压实密度，随后进行极耳焊接和贴胶纸等辅助工艺，即完成了规格74*867 mm 双面涂布的正极极片的全部制备流程。
Al箔制成的极片：基于同样的方法，将上述的Al集流体替换为Al箔，即可制备成基于Al箔的极片。
四、负极极片的制备
Cu集流体制成的极片；基于上述制成的Cu集流体，将负极活性材料石墨（Graphite）、导电炭黑（Super P）、丁苯橡胶（SBR）按照重量比96:1.5:2.5进行混合，加入去离子水（H2O）作为溶剂，调配成为固含量为0.7的浆料，并搅拌均匀。将浆料均匀涂覆在Cu集流体上，极片上负极有效物质的重量为95g/m2。110℃条件下烘干，即已完成极片负极极片的单面涂布，再以同样的方法完成另一面的涂布。完成涂布后，将极片的负极有效物质层冷压至1.7g/cm3的压实密度。随后进行极耳焊接和贴胶纸等辅助工艺，即完成了规格49mm*972mm双面涂布的负极极片的全部制备流程。
Cu箔制成的极片：基于同样的方法，将上述的Cu集流体替换为Cu箔，即可制备成基于Cu箔的极片。
五、电解液的制备
在干燥氩气气氛中，首先将有机溶剂碳酸乙烯酯（EC）、碳酸甲乙酯（EMC）和碳酸二乙酯（DEC）以质量比EC:EMC:DEC=30:50:20混合，然后向有机溶剂中加入锂盐六氟磷酸锂（LiPF6）溶解并混合均匀，得到锂盐浓度为1.15M的电解液。
六、电化学装置的制备
选用厚度15μm的聚乙烯（PE）作为隔离膜，将制备好的正极极片、隔离膜、负极极片按照顺序叠好并卷绕成电芯，加热组件位于电化学装置的卷绕中心，即电芯的卷绕头部。经过顶封和侧封，然后对电芯进行注液，对注液完成的电芯进行化成（0.02C恒流充电到3.3V，再以0.1C恒流充电到3.6V），最终得到规格为4.3mm*63mm*82mm的锂离子软包电池。
对比例1，本对比例的电化学装置中，正极集流体类型为阻值均匀的Al箔。负极集流体类型为阻值均匀的Cu箔，Cu箔上连接有第一极耳，本电化学装置无电芯加热功能。卷绕电池充电过程中内置热电偶和表面热电偶分别监测温度，最大温差为8℃。
对比例2，本对比例的电化学装置中，正极集流体类型为阻值均匀的Al箔。负极集流体类型为阻值均匀的Cu箔，Cu箔上连接有第一极耳和第二极耳，本电化学装置具有电芯加热功能。电化学装置充电过程与加热过程交替进行，加热时第一极耳与第二极耳两端施加10A加热电流，整个充电过程中内置热电偶和表面热电偶分别监测温度，最大温差为12℃。
实施例1，本对比例的电化学装置中，正极集流体类型为阻值均匀的Al箔。负极集流体类型为如图2所示的Cu集流体，Cu集流体上连接有第一极耳，本电化学装置无电芯加热功能。Cu集流体上的通孔容积相同，单位面积通孔的个数由第一端至第二端逐渐降低。在Cu集流体上，第二集流部单位长度的阻值R2与第一集流部单位长度的阻值R1的比值为2，第一集流部的导热系数λ1与第二集流部的导热系数λ2的比值为1.5。电化学装置充电过程中内置热电偶和表面热电偶分别监测温度，最大温差为5℃。
实施例2，本实施例的电化学装置中，正极集流体类型为阻值均匀的Al箔。负极集流体类型为如图2所示的Cu集流体，Cu箔上连接有第一极耳和第二极耳，本电化学装置具有电芯加热功能。Cu集流体上的通孔容积相同，单位面积通孔的个数由第一端至第二端逐渐降低。在Cu集流体上，第二集流部单位长度的阻值R2与第一集流部单位长度的阻值R1的比值为2，第一集流部的导热系数λ1与第二集流部的导热系数λ2的比值为1.5。电化学装置充电过程与加热过程交替进行，加热时第一极耳与第二极耳两端施加10A加热电流，电化学装置充电过程中内置热电偶和表面热电偶分别监测温度，最大温差为6℃。
实施例3，本实施例的电化学装置中，正极集流体类型为如图6所示的Al集流体。负极集流体类型为阻值均匀的Cu箔，Cu箔上连接有第一极耳和第二极耳，本电化学装置具有电芯加热功能。Al集流体上，第二集流部单位长度的阻值R2与第一集流部单位长度的阻值R1的比值为1.6，第一集流部的导热系数λ1与第二集流部的导热系数λ2的比值为1.4。电化学装置充电过程与加热过程交替进行，加热时第一极耳与第二极耳两端施加10A加热电流，电化学装置充电过程中内置热电偶和表面热电偶分别监测温度，最大温差为6℃。
实施例4，本实施例的电化学装置中，正极集流体类型为阻值均匀的Al箔。负极集流体类型为如图3所的示Cu集流体，Cu集流体上连接有第一极耳和第二极耳，本电化学装置具有电芯加热功能。Cu集流体上的通孔容积由第一端至第二端体积逐渐变小，单位面积通孔的个数不变。在Cu集流体上，第二集流部单位长度的阻值R2与第一集流部单位长度的阻值R1的比值为2，第一集流部的导热系数λ1与第二集流部的导热系数λ2的比值为1.5。电化学装置充电过程与加热过程交替进行，加热时第一极耳与第二极耳两端施加10A加热电流，电化学装置充电过程中内置热电偶和表面热电偶分别监测温度，最大温差为4℃。
实施例5，本实施例的电化学装置中，正极集流体类型为阻值均匀的Al箔。负极集流体类型为如图4所示的Cu集流体，Cu箔上连接有第一极耳和第二极耳，本电化学装置具有电芯加热功能。Cu集流体上的通孔容积由第一端至第二端体积逐渐变小，单位面积通孔的个数由第一端至第二端逐渐降低。在Cu集流体上，第二集流部单位长度的阻值R2与第一集流部单位长度的阻值R1的比值为2.6，第一集流部的导热系数λ1与第二集流部的导热系数λ2的比值为2.3。电化学装置充电过程与加热过程交替进行，加热时第一极耳与第二极耳两端施加10A加热电流，电化学装置充电过程中内置热电偶和表面热电偶分别监测温度，最大温差为3℃。
实施例6，本实施例的电化学装置中，正极集流体类型为阻值均匀的Al箔。负极集流体类型为如图5所示的Cu集流体（含导电网），Cu集流体（含导电网）上连接有第一极耳和第二极耳，本电化学装置具有电芯加热功能。Cu集流体（含导电网）上的通孔容积由第一端至第二端体积逐渐变小，单位面积通孔的个数由第一端至第二端逐渐降低。在Cu集流体（含导电网）上，第二集流部单位长度的阻值R2与第一集流部单位长度的阻值R1的比值为2.3，第一集流部的导热系数λ1与第二集流部的导热系数λ2的比值为2.0。电化学装置充电过程与加热过程交替进行，加热时第一极耳与第二极耳两端施加10A加热电流，电化学装置充电过程中内置热电偶和表面热电偶分别监测温度，最大温差为4℃。
需要说明的是，以上的实施例及对比例中，负极集流体均设置有第一极耳，一部分负极集流体还设置有第二极耳，正极集流体可以均设置有第三极耳，第一极耳与第三极耳配合实现充放电，第一极耳与第二极耳配合实现集流体的加热功能。
下表为上述对比例以及实施例的数据对比，通过分析下表数据可知，应用本申请实施例的集流体制作成的电化学装置，无论是在充电过程还是加热过程，电芯内外的温差值均有明显的降低。
负极极耳数量 正极集流体类型 负极集流体类型 加热电流 R2/R1 λ1/ λ2 电芯内外温差（℃）
对比例1 1 Al箔 Cu箔 0 1 1 8
对比例2 2 Al箔 Cu箔 10A 1 1 12
实施例1 1 Al箔 Cu集流体 0 2 1.5 5
实施例2 2 Al箔 Cu集流体 10A 2 1.5 6
实施例3 2 Al集流体 Cu箔 10A 1.6 1.4 6
实施例4 2 Al箔 Cu集流体 10A 2.3 2.0 4
实施例5 2 Al箔 Cu集流体 10A 2.6 2.3 3
实施例6 2 Al箔 Cu集流体（含导电网） 10A 2.3 2.0 4
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种集流体，其特征在于，所述集流体包括：
基体层，在厚度方向具有相对的两个表面，所述基体层上设置有多个贯穿所述基体层的通孔内，其中，所述基体层包括聚合物材料；
导电层，所述导电层设置于所述基体层两个表面及所述通孔，设置于所述通孔内的所述导电层与设置于所述两个表面上的所述导电层相连接；
所述集流体具有第一集流部及第二集流部，所述第二集流部单位长度的阻值大于所述第一集流部单位长度的阻值。
2.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述第一集流部单位长度的阻值为R1，所述第二集流部单位长度的阻值为R2，1.1≤R2/R1≤10；其中，R1的取值范围为1mΩ/m-2Ω/m。
3.根据权利要求2所述的集流体，其特征在于，1.1≤R2/R1≤3。
4.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述第一集流部的导电层的体积占比大于所述第二集流部的导电层体积占比，或
所述第一集流部的基体层的体积占比小于所述第二集流部的基体层的体积占比。
5.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述第一集流部上的所述通孔与所述第二集流部上的所述通孔容积相同，且所述第一集流部上单位面积所述通孔的个数高于所述第二集流部上单位面积所述通孔的个数；或，
所述第一集流部上单位面积所述通孔与所述第二集流部上单位面积所述通孔的个数相同，且所述第一集流部上的所述通孔容积大于所述第二集流部上的所述通孔容积。
6.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述第一集流部的导热系数为λ1，所述第二集流部的导热系数为λ2，1.1≤λ1/λ2≤3。
7.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述基体层还包括导电网，所述聚合物材料至少部分填充于所述导电网，所述导电网与所述导电层电连接。
8.根据权利要求7所述的集流体，其特征在于，满足以下特征的至少一者：
所述导电网的厚度为1µm-30µm；
所述导电层的厚度为20nm-15µm；
所述聚合物材料的厚度为20nm-30µm。
9.根据权利要求1-8任一项所述的集流体，其特征在于，所述第一集流部与所述第二集流部的厚度相同。
10.一种极片，其特征在于，包括：
如权利要求1-9中任一项所述的集流体；及
设置于所述集流体表面的电极活性物质层。
11.一种电化学装置，其特征在于，包括卷绕式电极组件，所述卷绕式电极组件包括如权利要求10所述的极片，所述集流体沿长度方向相互远离的两端分别为第一端及第二端，所述集流体由所述第一端至所述第二端设置有所述第一集流部及所述第二集流部；所述集流体的第一端位于所述卷绕式电极组件的内圈，所述集流体的第二端位于所述卷绕式电极组件的外圈。
12.根据权利要求11所述的电化学装置，其特征在于，还包括：
第一极耳，所述第一极耳与所述集流体连接，所述第一极耳至所述第一端的距离小于或等于所述集流体长度的三分之一；
第二极耳，所述第二极耳与所述集流体连接，所述第二极耳至所述第二端的距离小于或等于所述集流体长度的三分之一。
13.一种电子装置，其特征在于，包括如权利要求11或12所述的电化学装置。
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