CN114744203A - 具有金属立体网络结构的复合集流体及其制备方法、电极极片和电池 - Google Patents

具有金属立体网络结构的复合集流体及其制备方法、电极极片和电池 Download PDF

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Abstract

本发明涉及新材料技术领域，特别是涉及具有金属立体网络结构的复合集流体及其制备方法、电极极片和电池。本发明通过在具有互相贯通的通道、且通道的横截面直径为200nm～500nm的聚合物骨架的通道中填充金属材料，可以形成连续的金属材质的立体网络结构，均匀地分布在基体层中，不仅给电子提供了多个电流通道，使得复合集流体能具备较小的方阻和较强的导电能力，而且金属立体网络结构还可以与两侧的金属层连接，构成一个整体，避免了传统复合集流体中不同材质的膜层间容易分离的缺陷，且金属材料均匀穿插于基体层中，使复合集流体成品能更好地兼具金属材料的强度和聚合物材料的韧性。

Description

具有金属立体网络结构的复合集流体及其制备方法、电极极 片和电池
技术领域
本发明涉及新材料技术领域，特别是涉及具有金属立体网络结构的复合集流体及其制备方法、电极极片和电池。
背景技术
非水性二次电池，如锂离子电池，是目前绝大多数电子产品中均广泛使用的一类电池，其通常采用金属箔作为集流体，以汇集电子，实现电流的传导。然而，金属箔往往重量较大，导致最终电池产品的能量密度偏小，不利于应用。为了解决传统集流体重量大、能量密度小的问题，人们通过将低密度的高分子膜材料引入集流体中，制备了“三明治”式的复合集流体，即中间为高分子膜材料，高分子膜材料的两面分别镀覆上金属膜。这种复合集流体较传统集流体一定程度上提高了能量密度，但由于是不同材质的膜层组合，仍然存在膜层间易分离、柔韧性和强度不足、电流通道较少、方阻较大等不足之处。
发明内容
基于此，有必要提供一种结构稳定性较高、膜层间不易分离、柔韧性和强度较好、电流通道多、方阻较小的具有金属立体网络结构的复合集流体及其制备方法、电极极片和电池。
本发明的一个方面，提供了一种具有立体网络结构的复合集流体，其包括基体层及分别设置于所述基体层两侧的两个金属层；所述基体层由聚合物骨架和填充区组成，所述填充区包括若干个相互贯通的通道和金属填充料，所述金属填充料填充于若干个相互贯通的通道中形成连续的金属立体网络结构，所述金属立体网络结构与所述两个金属层相连；
其中，所述相互贯通的通道的横截面的直径为200nm～500nm
在一些实施方式中，所述相互贯通的通道的体积占所述基体层的体积的百分比为30％～60％。
在一些实施方式中，所述金属填充料的体积占所述基体层的体积的百分比为30％～60％。
在一些实施方式中，所述聚合物骨架为聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布、聚酰亚胺无纺布、聚丙烯无纺布中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述聚合物骨架的穿刺强度为≥100gf。
在一些实施方式中，所述聚合物骨架的横向拉伸强度为≥150Mpa，纵向拉伸强度为≥150Mpa。
在一些实施方式中，所述聚合物骨架的横向延伸率为≥20％，纵向延伸率为≥20％。
在一些实施方式中，所述两个金属层及所述金属立体网络结构中的金属材质为铜或铝。
在一些实施方式中，所述复合集流体的厚度为3μm～30μm。
在一些实施方式中，所述基体层的厚度为1μm～25μm。
在一些实施方式中，所述两个金属层的厚度分别独立地选自0.3μm～3μm。
本发明的另一方面，还提供了前述的复合集流体的制备方法，其包括以下步骤：
提供存在相互贯通的通道的聚合物骨架，通过真空镀膜的方法将金属填充至所述聚合物骨架的相互贯通的通道中，制得所述基体层，并在所述基体层两侧制备所述两个金属层；
其中，所述真空镀膜的方法为真空蒸镀或磁控溅射。
在一些实施方式中，所述真空镀膜的方法为真空蒸镀，工艺参数包括：真空度＜10-2Pa，蒸发温度为600℃～1600℃，蒸镀速度为10m/min～100m/min。
在一些实施方式中，形成所述金属层后，还包括将所述复合集流体收卷的步骤，所述收卷的张力为5N～25N。
本发明的另一方面，还提供了一种电极极片，其包括前述任一实施方式所述的复合集流体。
本发明还提供了一种电池，其包括前述的电极极片。
本发明通过在具有互相贯通的通道、且通道的横截面直径为200nm～500nm的聚合物骨架的通道中填充金属材料，可以形成连续的金属材质的立体网络结构，均匀地分布在基体层中，不仅给电子提供了多个电流通道，使得复合集流体能具备较小的方阻和较强的导电能力，而且金属立体网络结构还可以与两侧的金属层连接，构成一个整体，避免了传统复合集流体中不同材质的膜层间容易分离的缺陷，且金属材料均匀穿插于基体层中，使复合集流体成品能更好地兼具金属材料的强度和聚合物材料的韧性。通过采用真空镀膜，特别是真空蒸镀的方法，能够将金属材料均匀地填充至聚合物骨架相互贯通的通道中，制备方法简单，易于工业化生产。
通过采用前述具有立体网络结构的复合集流体作为极片的材料，能解决金属集流体或传统的复合集流体柔韧性差的问题，从而有效地避免了辊压工序中极片的断裂问题。
通过采用前述的极片制作电池，所得成品不仅柔韧性好，且具备足够的强度，能顺利地通过电池挤压安全测试及重物冲击测试，并具有良好的导电性能和较小的方阻，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在发明的描述中，“多种”的含义是至少两种，例如两种，三种等，除非另有明确具体的限定。在本发明的描述中，“若干”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除非另有明确具体的限定。
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例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
本发明中，涉及到数值区间，如无特别说明，上述数值区间内视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
本发明中涉及的百分比含量，如无特别说明，对于固液混合和固相-固相混合均指质量百分比，对于液相-液相混合指体积百分比。
本发明中涉及的百分比浓度，如无特别说明，均指终浓度。所述终浓度，指添加成分在添加该成分后的体系中的占比。
本发明中的温度参数，如无特别限定，既允许为恒温处理，也允许在一定温度区间内进行处理。所述的恒温处理允许温度在仪器控制的精度范围内进行波动。
本发明的一个方面，提供了一种具有金属立体网络结构的复合集流体，其包括基体层及分别设置于基体层两侧的两个金属层；基体层由聚合物骨架和填充区组成，填充区包括若干个相互贯通的通道和金属填充料，金属填充料填充于若干个相互贯通的通道中形成连续的金属立体网络结构，金属立体网络结构与两个金属层相连；
其中，相互贯通的通道的横截面的直径为200nm～500nm。
采用纯金属作为原料的传统集流体在整个锂电池中的重量占比可达15％，甚至更高，然而，集流体的功能较为单一，主要是作为电子的传导载体，且是整个电池内唯一不影响锂离子传输的组成部分，因此，对集流体的优化具备很大的发展空间，如果能尽可能地减小集流体的重量占比，锂电池的能量密度将得到大幅度的提升。对此，研究者们首先是尝试将集流体做得尽可能的薄，但太薄的金属集流体在机械强度上往往面临很大的问题，而且加工成本也很高昂；且由于需要将电极材料通过辊压等工序涂附在集流体上，就对集流体提出了较高柔韧性的需求，否则在加工过程中容易发生断裂。进一步地，有研究团队提出了将高分子聚合物材料，如聚酰亚胺等作为中间基材层，然后在基材层两面镀覆金属层的想法，将原有的集流体改为“三明治”型的复合集流体，由于高分子聚合物的密度远远小于金属，这样制备出来的复合集流体，在总体厚度不增加的情况下(9微米左右)，比原来的纯金属集流体变轻了80％；由于集流体的重量占比减轻，电池能量密度就能够提升8％～26％(具体数据依电池类型的不同而不同)。然而，虽然这种复合集流体较传统集流体一定程度上提高了能量密度，但由于是不同材质的膜层组合，仍然存在膜层间易分离、柔韧性和强度不足、电流通道较少、方阻较大等不足之处。
基于上述背景，本发明的技术人员通过大量研究发现，通过在具有互相贯通的通道、且通道的横截面直径为200nm～500nm的聚合物骨架的通道中填充金属材料，可以形成连续的金属材质的立体网络结构，均匀地分布在基体层中，不仅给电子提供了多个电流通道，使得复合集流体能具备较小的方阻和较强的导电能力，而且金属立体网络结构还可以与两侧的金属层连接，构成一个整体，避免了传统复合集流体中不同材质的膜层间容易分离的缺陷，且金属材料均匀穿插于基体层中，使复合集流体成品能更好地兼具金属材料的强度和聚合物材料的韧性。
在一些实施方式中，相互贯通的通道的横截面的直径例如可以是220nm、240nm、260nm、280nm、300nm、320nm、340nm、360nm、380nm、400nm、420nm、440nm、460nm或280nm，优选为250nm～350nm。控制通道的横截面直径在一定范围内，能使复合集流体具备较好导电性能、较低方阻的同时，具有足够的强度和柔韧性。通道横截面直径过小，不仅不利于金属材料的渗入，形成完整的、相互连通的立体网络结构，即使填充了金属，也会导致电流通道过窄，降低集流体的导电性能，且容易导致部分通道无法正常填充，造成方阻过大；直径过大，则导致金属立体网络结构的刚性太强，影响复合集流体的柔韧性。
可以理解，当限定某一聚合物骨架中相互贯通的通道的横截面直径为某一具体的点值时，由于制备工艺的误差，应当将该点值理解为所有通道横截面直径的平均值，且所有横截面直径的最小值不小于200nm，最大值不大于500nm。平均值的测算方式可以是任意在聚合物骨架不同的位置选取若干个测量点，对测量点处的直径进行测量，然后将所有测量值取平均值。
在一些实施方式中，相互贯通的通道的体积占基体层的体积的百分比为30％～60％，优选为38％～52％。基体层中相互贯通的通道的体积占比例如还可以是35％、40％、45％、50％或55％。通道在基体层中的体积占比平衡了金属材料和聚合物的比例，使复合集流体能兼具金属材料的强度和聚合物材料的韧性，具有更高的安全度和性能。
在一些实施方式中，金属填充料的体积占基体层的体积的百分比为30％～60％，优选为38％～52％。基体层中金属填充料的体积占比例如还可以是35％、40％、45％、50％或55％。金属填充料在基体层中的体积占比平衡了金属材料和聚合物的比例，使复合集流体能兼具金属材料的强度和聚合物材料的韧性，具有更高的安全度和性能。
可以理解，金属填充料在基体层中的体积占比应当小于或等于通道在基体层中的体积占比，当两者相等时，说明通道完全被金属填充料填充；当两者不相等时(金属填充料体积占比小于通道体积占比时)，说明通道未完全被金属填充料填充。
在一些实施方式中，聚合物骨架为聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布、聚酰亚胺无纺布、聚丙烯无纺布中的一种或多种。优选地，本发明中的聚合物骨架是采用静电纺丝工艺制备的无纺布，这使得聚合物骨架更容易达到前述实施方式中预设的通道横截面直径，也更易于控制聚合物骨架中相互贯通的通道的体积占比。而且，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚丙烯三种材料更适合于本发明的技术方案，在前述预设的参数范围内能使得复合集流体具备更好的综合性能。
在一些实施方式中，静电纺丝的参数包括：电压20kV、速度2μL/min、接收距离20cm。
在一些实施方式中，聚合物骨架的穿刺强度为≥100gf。
在一些实施方式中，聚合物骨架的横向拉伸强度为150Mpa，纵向拉伸强度为150Mpa。
在一些实施方式中，聚合物骨架的横向延伸率为≥20％，纵向延伸率为≥20％。
聚合物骨架的穿刺强度、横纵向拉伸强度以及横纵向延伸率同样是特别基于技术方案中各项参数综合选定的，以实现复合集流体的强度和柔韧性同时最大化提升。
在一些实施方式中，两个金属层及金属立体网络结构的材质为铜或铝。
在一些实施方式中，复合集流体的厚度为3μm～30μm。复合集流体的厚度例如可以是6μm～24μm，又如还可以是5μm、10μm、15μm、20μm或25μm。
在一些实施方式中，基体层的厚度为1μm～25μm。基体层的厚度例如可以是4μm～20μm，又如还可以是5μm、10μm或15μm。基体层的厚度在预设范围内，能与前述的通道截面直径范围以及通道体积占比更匹配，进一步提升复合集流体的性能。
在一些实施方式中，两个金属层的厚度分别独立地选自0.3μm～3μm。进一步地，两个金属层的厚度例如可以分别独立地选自0.5μm～2.5μm，又如还可以分别独立地选自0.4μm、0.6μm、0.8μm、1.0μm、1.2μm、1.4μm、1.6μm、1.8μm、2.0μm、2.4μm、2.6μm或2.8μm。两个金属层的厚度在预设范围内，能更好地与金属立体网络结构结合成一个整体，进一步避免基体层与金属层之间的分离。
在一些实施方式中，复合集流体的表面粗糙度Rz≤5.0μm。
在一些实施方式中，复合集流体的上下表面方阻均≤25mΩ。
本发明的另一方面，还提供了前述的复合集流体的制备方法，其包括以下步骤：
提供前述的存在相互贯通的通道的聚合物骨架，通过真空镀膜的方法将金属填充至聚合物骨架的相互贯通的通道中，制得基体层，并在基体层的两侧形成金属层；
其中，真空镀膜的方法为真空蒸镀或磁控溅射。
通过采用真空镀膜，特别是真空蒸镀的方法，能够将金属材料均匀地填充至基体层相互贯通的通道中，制备方法简单，易于工业化生产。
在一些实施方式中，真空镀膜的方法为真空蒸镀，真空蒸镀的工艺参数包括：真空度＜10-2Pa，蒸发温度为600℃～1600℃，蒸镀速度为10m/min～100m/min。
当选用的金属为铝时，蒸发温度为600℃～900℃；当选用的金属为铜时，蒸发温度为1200℃～1600℃。合适的蒸发温度能使得金属顺利且更均匀地被填充至通道内，并能形成粗糙度和方阻均更小的金属层。
蒸镀速度例如还可以是20m/min、30m/min、40m/min、50m/min、60m/min、70m/min、80m/min或90m/min。合适的蒸镀速度能使得形成的金属晶体密实度更高，内部空隙更小，产品性质更均一。
在一些实施方式中，形成金属层后，还包括将复合集流体收卷的步骤，收卷的张力为5N～25N。收卷的张力例如还可以是10N、15N或20N。合适的收卷张力是保证复合集流体品质的最后一步，也同样是关键步骤，其也是基于本发明的方案特别限定的，收卷张力太大，容易导致形成的金属晶体变得疏松，甚至导致金属立体网络结构之间的部分断裂，造成复合集流体方阻变大，导电性能下降；收卷张力太小，则会导致复合集流体的厚度不一致，产品一致性变差。
在一些实施方式中，将聚合物骨架放卷的张力为5N～30N。
本发明的另一方面，还提供了一种电极极片，其包括前述任一实施方式的复合集流体。
通过采用前述具有立体网络结构的复合集流体作为极片的材料，能解决金属集流体或传统的复合集流体柔韧性差的问题，从而有效地避免了辊压工序中极片的断裂问题。
本发明同时还提供了一种电池，其包括前述的电极极片。
通过采用前述的极片制作电池，所得成品不仅柔韧性好，且具备足够的强度，能顺利地通过电池挤压安全测试及重物冲击测试，并具有良好的导电性能和较小的方阻，具有广阔的应用前景。
以下结合具体实施例和对比例对本发明做进一步详细的说明。以下具体实施例中未写明的实验参数，优先参考本申请文件中给出的指引，还可以参考本领域的实验手册或本领域已知的其它实验方法，或者参考厂商推荐的实验条件。可以理解，以下实施例所用的仪器和原料较为具体，在其他具体实施例中，可不限于此；本发明说明书实施例中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明说明书实施例公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化学化工领域公知的质量单位。
实施例1
(1)采用静电纺丝工艺，制备厚度为6μm且存在相互贯通的通道的聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布，其中，相互贯通的通道的横截面的平均直径为300nm，通道的体积占聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布层的体积的45％；
(2)采用8N的放卷张力对步骤(1)中的聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布进行放卷，并将99.9％的铝锭投入真空蒸镀设备中，对聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布进行镀膜，使金属铝完全填充至无纺布中相互贯通的通道内，制得铝的体积占比为45％的基体层，并在基体层两侧分别形成厚度为1.5μm的铝层，得到具有金属立体结构的复合集流体；真空蒸镀的具体工艺参数为：真空度6×10-3Pa，蒸发温度为680℃，蒸镀速度为80m/min；
(3)采用6N的收卷张力，将步骤(2)中制得的复合集流体收卷保存。
实施例2
与实施例1基本相同，区别在于，采用的金属为99.9％的铜，蒸发温度为1300℃。
实施例3
与实施例1基本相同，区别在于，聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布层中相互贯通的通道的横截面的平均直径为200nm。
实施例4
与实施例1基本相同，区别在于，聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布层中相互贯通的通道的横截面的平均直径为500nm。
实施例5
与实施例1基本相同，区别在于，聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布层中相互贯通的通道的体积占比为30％。
实施例6
与实施例1基本相同，区别在于，聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布层中相互贯通的通道的体积占比为60％。
实施例7
与实施例1基本相同，区别在于，将聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布替换为聚酰亚胺无纺布，且蒸镀时的速度为10m/min。
对比例1
与实施例1基本相同，区别在于，聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布层中相互贯通的通道的横截面的平均直径为100nm。
对比例2
与实施例1基本相同，区别在于，聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布层中相互贯通的通道的横截面的平均直径为600nm。
对比例3
与实施例1基本相同，区别在于，聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布层中相互贯通的通道的体积占比为20％。
对比例4
与实施例1基本相同，区别在于，聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布层中相互贯通的通道的体积占比为70％。
对比例5
与实施例1基本相同，区别在于，蒸镀时的速度为150m/min。
对比例6
与实施例1基本相同，区别在于，收卷张力为30N。
对比例7
与实施例1基本相同，区别在于，聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布层中的通道彼此之间互不相通，通道的横截面平均直径及通道在无纺布中的体积占比保持不变。
对比例8
与实施例1基本相同，区别在于，基体层采用实心的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜，即本对比例制备的是传统的复合集流体。
对比例9
本对比例制备的是9μm厚的传统的纯铝集流体，其制备方法如下：
(1)电解铝熔液送至熔炼炉，加入占电解铝熔液总重量30％的铝锭，控制熔体温度为770℃，调整熔体中各元素成分的质量百分比为Si 0.15％,Fe 0.48％,Cu 0.13％,Mn1.3％,Ti:0.03％、余量为Al；采用纯氮气或纯氩气向熔体中喷精炼剂进行精炼，充分搅拌均匀，精炼时间为9分钟，然后静置20分钟，除去铝液表面的浮渣，倒入静置炉内，控制静置炉内温度为755℃；将静置炉中的铝液送入流槽中，逆向加入铝钛硼丝进行晶粒细化，然后在除气箱内用纯氮气或纯氩气对铝液进行除气处理，除气后采用泡沫陶瓷过滤片对铝液进行过滤净化处理；净化后的铝液送铸轧机铸轧，铸轧出厚度为4.0mm的坯料
(2)原料经精炼、铸轧后得到厚度为4.0mm的坯料；
(3)将步骤a得到的坯料冷轧至4.0mm厚度后进行均匀化退火，均匀化退火温度为470℃，退火时间为25小时；
(4)将均匀化退火后的坯料冷轧至0.5mm厚度，然后进行再结晶退火，再结晶退火的温度为300℃，退火时间为15小时；
(5)将再结晶退火后的坯料轧至9μm铝箔。
性能表征与测试：
将各实施例和对比例中制得的复合集流体按照GB/T 36363-2018标准分别进行基本表征及以下测试，其中，所用100Ah锂电池的结构如下：正极为NCM811三元材料，负极为石墨，电解液为液态的六氟磷酸锂的锂盐溶液，隔膜为湿法PE隔膜，整体为软包铝塑膜外壳电池。所得结果列入表1中：
(1)粗糙度测量
(2)拉伸强度测量
(3)延伸率测量
(4)方阻测量
(5)辊压测试
(6)金属层与基体层的剥离力测量
(7)电池挤压测试(100Ah锂电池)
(8)电池重物冲击测试(100Ah锂电池)
表1
Figure BDA0003604885250000141
Figure BDA0003604885250000151
从表1可知，本发明各实施例制得的复合集流体均具有良好的拉伸强度、延伸率，表面粗糙度均小于等于0.5μm，且集流体两面方阻小，金属层与基体层的剥离力较大，不易分层，能通过辊压测试、挤压测试和重物冲击测试。
相较于实施例1，对比例1中通道横截面直径过小，导致电流通道窄，集流体导电能力下降，方阻增大，且虽然柔韧度有一定的提升，但强度下降明显，不能通过辊压和挤压测试；对比例2中通道横截面直径过大，则导致柔韧度下降明显，不能通过重物冲击测试；对比例3中通道体积占比过小，电流通路少，金属填充物少，同样会造成类似对比例1的不良影响；对比例4中通道体积占比过大，虽然能提升导电性能和强度，但柔韧性明显下降，不能通过重物冲击测试，在金属层与基体层的剥离力测试中，由于集流体一体性较好，无法在不破坏金属层的前提下将金属层与基体层分离，因此无法测试其剥离力；对比例5中，蒸镀速度过快，会导致金属晶体的密实度不够，内部空隙大，较为疏松，因此，制得的集流体无论是机械强度、延展性还是导电性能都有明显下降，不能通过三个测试，且还会影响成品的粗糙度；对比例6中，收卷张力过大，也会一定程度引起金属晶体的紧实度，类似于对比例5一样，造成某些性能的下降；对比例7中，由于通道彼此不互通，对强度和韧性会造成一定的影响，最重要的是会大大影响集流体的导电能力，造成方阻偏大；对比例8采用的是传统的复合集流体，相较于实施例1，强度、韧性会受到一定影响，导电能力和一体性明显受到影响，方阻较实施例1更大，且更易于发生金属层与基体层之间的剥离；对比例9采用的是传统的金属集流体，虽然强度和导电能力都较好，但延展性较复合集流体差别较大，且能量密度低。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准，说明书可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种具有金属立体网络结构的复合集流体，其特征在于，包括基体层及分别设置于所述基体层两侧的两个金属层；所述基体层由聚合物骨架和填充区组成，所述填充区包括若干个相互贯通的通道和金属填充料，所述金属填充料填充于若干个相互贯通的通道中形成连续的金属立体网络结构，所述金属立体网络结构与所述两个金属层相连；
其中，所述相互贯通的通道的横截面的直径为200nm～500nm。
2.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述相互贯通的通道的体积占所述基体层的体积的百分比为30％～60％；和/或
所述金属填充料的体积占所述基体层的体积的百分比为30％～60％。
3.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述聚合物骨架为聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布、聚酰亚胺无纺布、聚丙烯无纺布中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的复合集流体，其特征在于，所述聚合物骨架的穿刺强度≥100gf；和/或
所述聚合物骨架的横向拉伸强度≥150Mpa，纵向拉伸强度≥150Mpa；和/或
所述聚合物骨架的横向延伸率≥20％，纵向延伸率≥20％。
5.根据权利要求1～4任一项所述的复合集流体，其特征在于，所述两个金属层及所述金属立体网络结构中的金属材质为铜或铝。
6.根据权利要求1～4任一项所述的复合集流体，其特征在于，所述复合集流体的厚度为3μm～30μm；和/或
所述基体层的厚度为1μm～25μm；和/或
所述两个金属层的厚度分别独立地选自0.3μm～3μm。
7.权利要求1～6任一项所述的复合集流体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供存在相互贯通的通道的聚合物骨架，通过真空镀膜的方法将金属填充至所述聚合物骨架的相互贯通的通道中，制得所述基体层，并在所述基体层的两侧制备所述两个金属层；
其中，所述真空镀膜的方法为真空蒸镀或磁控溅射。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述真空镀膜的方法为真空蒸镀，工艺参数包括：真空度＜10-2Pa，蒸发温度为600℃～1600℃，蒸镀速度为10m/min～100m/min；和/或
形成所述金属层后，还包括将所述复合集流体收卷的步骤，所述收卷的张力为5N～25N。
9.一种电极极片，其特征在于，包括权利要求1～6任一项所述的复合集流体。
10.一种电池，其特征在于，包括权利要求9所述的电极极片。
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