CN115172760A - 复合集流体及其加工方法、电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合集流体及其加工方法、电池，包括：基材层，基材层上具有多个贯穿基材层的斜孔；金属化层，一部分金属化层均匀设于基材层的上下表面，另一部分金属化层均匀设于斜孔的内壁面上；导电层，一部分导电层均匀设在金属化层的外表面，另一部分导电层填充在斜孔内。通过在基材层上开设多个斜孔，在基材层上下表面溅射金属原子的同时，金属原子也能够落在斜孔的内壁面上，使得基材层的上下表面和斜孔的内部同时加工出了金属化层，以便于后续加工出导电层，另一方面，由于斜孔的存在，导电层在剥离时会受到斜孔内壁面的阻碍，从而使得导电层难以剥离，增加了导电层与基材层之间的连接强度，进而提升了整个复合集流体的使用性能。

Description

复合集流体及其加工方法、电池
技术领域
本发明属于复合集流体技术领域，具体涉及一种复合集流体及其加工方法、电池。
背景技术
集流体是一种汇集电流的结构或零件，目前市面上的集流体大部分是采用单种金属材料制作而成，用到的金属原材料成本较高，制作的电池重量较重。
目前还有一种技术方案是设计一种PET复合铜/铝箔来替代传统的铜箔或铝箔。中国专利CN114497911A公开了一种在聚合物层上开设空孔，并在空孔内填充导电材料的技术方案，来使聚合物层上下表面的金属进行导通。然而聚合物层表面在被垂直溅射时，由于空孔的内壁面垂直，导致空孔内部无法被金属化，导致空孔内的导电材料加工困难；并且该方案导电材料与聚合物层连接强度低；由于PET复合铜/铝箔在使用时需要与正/负极活性物质接触，该方案上下表面的金属与正/负极活性物质之间的连接强度底。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明提出一种复合集流体及其加工方法、电池，该复合集流体具有在基材层表面加工金属化层的同时对斜孔内完成金属化层的加工，基材层上下表面的导电层穿过斜孔后连接在一起，增加了基材层上下表面导电层的连接强度的优点。
根据本发明实施例的复合集流体，包括：基材层，所述基材层上具有多个贯穿所述基材层的斜孔；金属化层，一部分所述金属化层均匀设于所述基材层的上下表面，另一部分所述金属化层均匀设于所述斜孔的内壁面上；导电层，所述导电层均匀设在所述金属化层的外表面。
根据本发明一个实施例，所述斜孔为圆柱形斜孔。
根据本发明一个实施例，多个所述斜孔在所述基材层上均匀分布。
根据本发明一个实施例，所述斜孔的上开口的正投影与所述斜孔下开口的正投影存在交集。
根据本发明一个实施例，所述斜孔的上开口的正投影边缘与所述斜孔的下开口的正投影边缘相切。
根据本发明一个实施例，所述基材层为PET、PP、PI、PC、PMMA中的一种，所述基材层的厚度为2-15微米，所述金属化层的厚度为2-200纳米，所述导电层的厚度为0.5-5微米。
根据本发明一个实施例，所述斜孔的孔径为10-1000微米。
根据本发明一个实施例，一种复合集流体的加工方法，包括以下步骤，S1：在基材层上加工出多个斜孔；S2：在所述基材层的上下表面和斜孔的内壁同时溅射或化学镀加工出金属化层；S3：采用电镀或蒸镀的方式在金属化层的表面和斜孔内加工出导电层。
根据本发明一个实施例，在S1中，斜孔通过激光束加工成型，然后采用真空等离子处理仪对基材层进行去污处理。
根据本发明一个实施例，一种电池，包括所述的复合集流体。
本发明的有益效果是，本发明结构简单通过在基材层上开设多个斜孔，在基材层上下表面溅射金属原子的同时，金属原子也能够落在斜孔的内壁面上，使得基材层的上下表面和斜孔的内部同时加工出了金属化层，以便于后续加工出导电层，另一方面，由于斜孔的存在，部分导电层位于斜孔内部，导电层在剥离时会受到斜孔内壁面的阻碍，从而使得导电层难以剥离，增加了导电层与基材层之间的连接强度，进而提升了整个复合集流体的使用性能；另一方面，相较于现有技术中正/负极活性物质与导电层只能在平面上接触，本申请正/负极活性物质能够进入复合集流体上的斜孔内，这样正/负极活性物质与复合集流体之间的连接强度也得到了提升。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的复合集流体的截面示意图；
图2是根据本发明实施例的复合集流体中基材层的俯视示意图；
附图标记：
基材层1、金属化层2、导电层3。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面参考附图具体描述根据本发明实施例的复合集流体。
如图1-图2所示，根据本发明实施例的复合集流体，包括：基材层1、金属化层2和导电层3，基材层1上具有多个贯穿基材层1的斜孔；一部分金属化层2均匀设于基材层1的上下表面，另一部分金属化层2均匀设于斜孔的内壁面上；导电层3均匀设在金属化层2的外表面。
金属化层2为铜、铝、铬、钛、钒、铌、钴、钨、钼、锌、镍的金属及其合金中的至少一种，金属化层2主要是使不导电的基材层1表面完成金属化，从而具有导电性。导电层3为铜、铝、锂、金、银、钛、钼、锌、镍中的至少一种。导电层3优选为铜，铜的成本较低，同时导电性较好。
根据本发明一个实施例，斜孔为圆柱形斜孔。当然，斜孔的正截面除了为圆形，还可以是椭圆形、方形等结构。
优选地，多个斜孔在基材层1上均匀分布。这样基材层1上下表面的导电层3能够在整个基材层1表面各处进行连通，同时，每个斜孔的倾斜方向可以不同，连接处均匀分布，提升了连接强度。
在此基础上，斜孔的上开口的正投影与斜孔下开口的正投影存在交集。也就是说，当金属原子从上开口或下开口垂直打入斜孔时，部分金属原子能够透过斜孔，其余金属原子会打在斜孔的内侧面上，从而完成内侧面的金属化，若斜孔的上开口的正投影与斜孔下开口的正投影不存在交集，金属原子无法从上开口打到下开口，也无法从上开口打到下开口，这样金属化效果较差
根据本发明一个实施例，斜孔的上开口的正投影边缘与斜孔的下开口的正投影边缘相切，此时的斜孔处于金属原子能够穿过斜孔的极限位置。
根据本发明一个实施例，基材层1为PET、PP、PI、PC、PMMA中的一种，基材层1的厚度为2-15微米。采用PET、PP、PI、PC、PMMA中的一种作为集流体的主要基底材料，相较于纯金属的集流体，极大地减轻了重量，降低了成本。
进一步地，金属化层2的厚度为2-200纳米，导电层3的厚度为0.5-5微米。金属化层2和导电层3厚度较小，减少了金属原材料的使用降低了成本。
更进一步地，斜孔的孔径为10-1000微米。这样斜孔内壁面上的导电层3就不会填满斜孔，以便于在制作电池时，正/负极活性物质能够进入斜孔内，从而保障了复合集流体与正/负极活性物质的连接强度。
本发明还公开了一种复合集流体的加工方法，包括以下步骤，S1：在基材层1上加工出多个斜孔；S2：在基材层1的上下表面和斜孔的内壁同时溅射或化学镀加工出金属化层2；S3：采用电镀或蒸镀的方式在金属化层2的表面和斜孔内加工出导电层3。进一步地，在S1中，斜孔通过激光束加工成型，然后采用真空等离子处理仪对基材层1进行去污处理。也就是说，由于基材层1不具备导电性，在加工导电层3前必须使基材层1表面金属化，而垂直溅射的金属原子能够打在基材层1上下表面的同时打入斜孔内，在加工导电层3时，由于斜孔内壁面也完成了金属化，这样金属就能够在斜孔内被电镀或蒸镀上去。
本发明还公开了一种电池，包括的复合集流体。斜孔内的导电层3在倾斜状态下连接基材层1上下表面的金属，这样有效提升了基材层1上下表面金属的结合强度。
本发明的有益效果是，本发明结构简单通过在基材层1上开设多个斜孔，在基材层1上下表面溅射金属原子的同时，金属原子也能够落在斜孔的内壁面上，使得基材层1的上下表面和斜孔的内部同时加工出了金属化层2，以便于后续加工出导电层3，另一方面，由于斜孔的存在，部分导电层3位于斜孔内部，导电层3在剥离时会受到斜孔内壁面的阻碍，从而使得导电层3难以剥离，增加了导电层3与基材层1之间的连接强度，进而提升了整个复合集流体的使用性能；另一方面，相较于现有技术中正/负极活性物质与导电层只能在平面上接触，本申请正/负极活性物质能够进入复合集流体上的斜孔内，这样正/负极活性物质与复合集流体之间的连接强度也得到了提升。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种复合集流体，其特征在于，包括：
基材层（1），所述基材层（1）上具有多个贯穿所述基材层（1）的斜孔；
金属化层（2），一部分所述金属化层（2）均匀设于所述基材层（1）的上下表面，另一部分所述金属化层（2）均匀设于所述斜孔的内壁面上；
导电层（3），所述导电层（3）均匀设在所述金属化层（2）的外表面。
2.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述斜孔为圆柱形斜孔。
3.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，多个所述斜孔在所述基材层（1）上均匀分布。
4.根据权利要求2所述的复合集流体，其特征在于，所述斜孔的上开口的正投影与所述斜孔下开口的正投影存在交集。
5.根据权利要求2所述的复合集流体，其特征在于，所述斜孔的上开口的正投影边缘与所述斜孔的下开口的正投影边缘相切。
6.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述基材层（1）为PET、PP、PI、PC、PMMA中的一种，所述基材层（1）的厚度为2-15微米，所述金属化层（2）的厚度为2-200纳米，所述导电层（3）的厚度为0.5-5微米。
7.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述斜孔的孔径为10-1000微米。
8.根据权利要求1-7中任一所述复合集流体的加工方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1：在基材层（1）上加工出多个斜孔；
S2：在所述基材层（1）的上下表面和斜孔的内壁同时溅射或化学镀加工出金属化层（2）；
S3：采用电镀或蒸镀的方式在金属化层（2）的表面和斜孔内加工出导电层（3）。
9.根据权利要求8所述的复合集流体的加工方法，其特征在于，在S1中，斜孔通过激光束加工成型，然后采用真空等离子处理仪对基材层（1）进行去污处理。
10.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一所述的复合集流体。
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