CN205943774U - 一种用于锂离子电容器的集流体 - Google Patents

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邓国梁
李宇明
刘东林
魏虎鸣
胡昌军
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Abstract

本实用新型公开了一种用于锂离子电容器的集流体，所述集流体为带孔的金属箔，所述金属箔的厚度为5‑20微米，金属箔上的孔径为3‑300微米，所述金属箔上的孔隙率为10%‑25%；所述孔为圆孔，所述金属箔上的孔排列成相互平行的数排，且相邻的两排孔之间交错排列，使任意一排中两个相邻的孔的圆心与相邻一排中最接近的一个孔的圆心位于同一等边三角形的三个顶点上。该集流体通过孔径、孔的形状与分布的设计，使任意一排中两个相邻的孔的圆心与相邻一排中最接近的一个孔的圆心位于同一等边三角形的三个顶点上，使得在相同孔隙率的情况下，使孔之间的距离最大；等间距排列的孔为集流体提供合适的孔通道，改善集流体的性能。

Description

一种用于锂离子电容器的集流体
技术领域
本实用新型涉及一种用于锂离子电容器的集流体。
背景技术
为了提高锂离子电容器的工作电压与能量密度，采用预掺锂石墨作负极、活性碳作正极是当前锂离子电容器的研究方向，而集流体采用穿孔铜、铝箔材是石墨预掺锂的关键，因为只有通过穿孔箔提供的孔通道，装配在锂离子电容器内部的锂源（锂金属或含锂化合物）才能在外部短路的情况下，迅速、均匀地向负极掺杂锂离子。此外，穿孔箔作为集流体，还起承载电极活性材料的骨架材料及将电极活性物质产生的电流汇集向外输出的作用。因为锂离子电容器电极制备过程中，受电极活性材料表面张力限制，箔材上穿孔的孔径不宜过大，以防止涂敷在孔区内活性材料形成的膜破裂。
实用新型内容
本实用新型解决的技术问题是，为集流体提供合适的孔通道，需要提供一种根据现有的加工方法可以获得的、微孔结构合理分布的金属箔。
本实用新型的技术方案是，提供一种用于锂离子电容器的集流体，所述集流体为带孔的金属箔，所述金属箔的厚度为5-20微米，金属箔上的孔径为3-300微米，所述金属箔上的孔隙率为10%-25%；所述孔为圆孔，所述金属箔上的孔排列成相互平行的数排，且相邻的两排孔之间交错排列，使任意一排中两个相邻的孔的圆心与相邻一排中最接近的一个孔的圆心位于同一等边三角形的三个顶点上。
进一步地，所述孔隙率最佳值为12-15%。
进一步地，所述孔为圆孔。
进一步地，所述金属箔上相邻的两排孔之间交错排列。
进一步地，所述金属箔为铜箔或铝箔。
本实用新型根据实验结果，选择金属箔的孔径在3微米至300微米之间比较合适，且对金属箔的厚度有一定的要求，使得装配在锂离子电容器内部的锂源（锂金属或含锂化合物）才能在外部短路的情况下，迅速、均匀地向负极掺杂锂离子，并且使得激光打孔制备该类集流体称为可能。
目前制备穿孔铜、铝箔村的方法要有：机械冲孔、电解蚀刻处理、激光打孔等等。这几种方法各有利弊：机械冲孔生产效率高、成本低，但孔径受冲针韧性影响，一般圆孔直径必须大于300微米；电解蚀刻法对生产异形孔有特别优势，但存在化学污染问题，本发明根据锂离子电容器集流体用穿孔铜、铝箔材最优孔径在3微米-300微米之间的要求，选择采用激光打孔方法制备。激光打孔是最早达到实用化的激光加工技术，它是利用高功率密度激光束照射被加工材料，使其瞬间加热至汽化温度后蒸发形成孔洞的，能满足这一孔径分布的要求。
本实用新型的有益效果是，通过孔径、孔的形状与分布的设计，使任意一排中两个相邻的孔的圆心与相邻一排中最接近的一个孔的圆心位于同一等边三角形的三个顶点上，使得在相同孔隙率的情况下，使孔之间的距离最大；等间距排列的孔为集流体提供合适的孔通道，改善集流体的性能，同时使得激光打孔工艺中带状金属箔不会轻易被撕裂。
附图说明
图1表示实施例1中金属箔的平面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
本实施例提供一种用于锂离子电容器的集流体，如图1所述，集流体为带孔的金属铝箔，铝箔的厚度为8微米，铝箔上的孔为圆孔，孔径为5微米，铝箔上的孔隙率约为12%，每相邻的两排孔交错排列，可在相同孔隙率的情况下，增加孔间距，降低加工过程中铝带的被撕裂的风险。经过多种形状（方形、菱形、六边形的孔）、以及孔的分布的比较，最后得到一种圆孔的等边三角形设计（即该集流体上任意一排中两个相邻的孔的圆心与相邻一排中最接近的一个孔的圆心位于同一等边三角形的三个顶点上）可以使得集流体的性能与加工的可行性达到最优。

Claims (3)

1.一种用于锂离子电容器的集流体，所述集流体为带孔的金属箔，其特征在于，所述金属箔的厚度为5-20微米，金属箔上的孔径为3-300微米，所述金属箔上的孔隙率为10%-25%，所述孔为圆孔，所述金属箔上的孔排列成相互平行的数排，且相邻的两排孔之间交错排列，使任意一排中两个相邻的孔的圆心与相邻一排中最接近的一个孔的圆心位于同一等边三角形的三个顶点上。
2.如权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述孔隙率最佳值为12-15%。
3.如权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述金属箔为铜箔或铝箔。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108122691A (zh) * 2017-12-25 2018-06-05 深圳市中金高能电池材料有限公司 锂离子电容器集流体箔材及其制造方法
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Patentee before: Ganzhou gold high energy battery material Co., Ltd.

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