CN213340440U - 一种新型锂电池集流体 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型锂电池集流体，所述集流体采用聚丙烯膜层作为基层，一面粘合铝箔层，另一面粘合铜箔层。所述铜箔和铝箔具有一定开孔率的开孔特征，在此集流体上涂覆正负极材料，经辊压后，制备成两面分别涂覆正极和负极的极片，此极片的特点是，一个结构单元为隔膜/极片，单个极片只需与一层隔膜直接卷绕，制成极片。在基层上涂覆的铝箔层和铜箔层，相比常规使用铝箔、铜箔所制得的极片厚度均大幅降低，极大降低铝箔、铜箔用量的同时，由于聚丙烯膜层结构能起到储存电解液的作用，其自身良好性能将大幅提升极片加工性能和所制得的锂离子电池的综合性能。

Description

一种新型锂电池集流体

技术领域

本实用新型属于新能源锂电池制造领域，具体涉及一种新型锂电池集流体。

背景技术

新能源作为21世纪最热门的领域，对其技术的研究一直在火热进行中，锂电池的各项性能的提升以及技术的改进将在未来的科技研究中持续成为最热门话题之一，其中锂离子电池中，隔膜和集流体(包括铜箔、铝箔)是电池的重要组成部分，直接影响电池的生产过程、电性能和安全性能：

1、铜箔作为负极常见集流体，具有较高的延展能力和抗拉强度，通常使用厚度为5～10um；

2、铝箔作为正极集流体，延展性和抗拉强度低于铜箔，通常使用厚度为10～20um；

针对一款常规的锂离子电池来说，铜箔、铝箔及隔膜在电池内部空间占比通常在15％～20％之间，对电池的能量密度具有很大影响，如何尽可能降低此三类物料在电池内的占比，成为提升电池能量密度的关键。

现有专利CN 201710189749中公开了一种柔性集流体的制备技术，通过在纺织物基底的纤维上涂覆一层金属导电镀层替代传统金属箔，且该柔性集流体的厚度为5um～80um，虽然相比较传统金属箔，提升了集流体的机械加工性能，降低了生产成本，但此集流体应用于锂离子电池中，其与常规锂电池中的集流体相比，隔膜用量并未减少，且集流体用量也并没有明显降低，即未降低其在电池内部的体积占比，无法有效提高能量密度。

锂离子电池制备工艺，无论是叠片工艺、卷绕工艺，制备的特征为隔膜/负极/隔膜/正极为一个结构单元进行堆叠或卷绕成型。在能量密度的计算当中，隔膜、铜箔、铝箔的用量占比越多，电池的能量密度越低。故在追寻高能量密度的过程中，隔膜、铜箔、铝箔则寄希望能越来越薄。现有技术通常是尽可能降低隔膜、铜箔及铝箔的厚度，但常规的做法通常存在以下问题：

1、铜箔通常使用的厚度在5～10um，可以保证一定的延展能力和抗拉强度，低于5u的铜箔，且在使用过程中，铜箔极易在浆料涂覆阶段出现打皱、卷曲、断裂等情况，无法真正量产应用，因此目前常用的规格为6～8um；

2、铝箔由于延展能力和抗拉强度较小，通常使用的厚度为10～20um，而最优厚度在12～18um之间，低于此厚度范围，铝箔的抗拉强度大幅下降，无法应用于高压实的正极材料，且在极片辊压阶段，低于此范围的箔材，极易出现断带。

实际生产过程中，过薄的隔膜、铜箔、铝箔，会导致其抗拉强度大幅下降，极片、隔膜在电池生产过程中极易断裂或收缩，无法正常生产，同时电池采用过薄的隔膜，会带来电池的安全问题。如何降低铜、铝箔和隔膜在电池内的体积占比的同时不影响加工性能、电性能成为难点。

实用新型内容

本实用新型目的在于克服现有技术不足，提供一种新型的集流体，此集流体采用聚丙烯作为基层，一面粘合铝箔层，此面涂覆正极材料，在基层另一面粘合铜箔层，铜箔层表面涂覆负极材料，即以此制备出一张两面分别涂覆正极和负极的极片，达到降低卷芯厚度，减少铜箔、铝箔用量，提高锂电池能量密度的目的。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种新型锂电池集流体，其特征在于：所述集流体包括聚丙烯基膜层、多孔铜箔、多孔铝箔。所述多孔铜箔和所述多孔铝箔分别通过粘合剂层与聚丙烯基膜层的正面、反面压合，形成锂电池集流体。

优选地，聚丙烯基膜层厚度为5～10um，孔隙率为20～60％。

优选地，粘合剂层为聚氨酯类粘合剂。

优选地，多孔铜箔(3)厚度为1～5um，孔径为50～100um，开孔率为20～70％。

优选地，多孔铝箔(4)厚度为3～10um，孔径为50～100um，开孔率为10～50％。

与现有技术相比，本实用新型的特点是，一个结构单元为隔膜/极片，单个极片只需与一层隔膜直接卷绕，同时在聚丙烯层上涂覆的铝层或铜层，相比常规使用铝箔、铜箔，厚度均大幅降低，极大降低铝箔、铜箔用量的同时，聚丙烯基膜层还能起到储存电解液的作用，极片加工性能也因聚丙烯基膜具备的良好性能而大幅提升。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中，1.聚丙烯基膜层，2.粘合剂层，3.多孔铜箔，4.多孔铝箔。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施例做详细说明，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

锂电池集流体，包括聚丙烯基膜层、多孔铜箔、多孔铝箔。多孔铜箔和多孔铝箔分别通过粘合剂层与聚丙烯基膜层的正面、反面压合，形成锂电池集流体。其中聚丙烯基膜层的厚度为5um，在厚度为1um铜箔(孔径50um，开孔率20％)的任意一面涂覆1um粘合剂；在厚度为3um铝箔(孔径50um，开孔率10％)的任意一面涂覆1um粘合剂；集流体厚度控制在11um以下。

实施例2

锂电池集流体，包括聚丙烯基膜、多孔铜箔、多孔铝箔。多孔铜箔和多孔铝箔分别通过粘合剂层与聚丙烯基膜层的正面、反面压合，形成锂电池集流体。其中聚丙烯基膜的厚度为6um，在厚度为2um多孔铜箔(孔径60um，开孔率30％)的任意一面涂覆1um粘合剂；在厚度为4um多孔铝箔(孔径60um，开孔率20％)的任意一面涂覆1um粘合剂，集流体厚度控制在14um以下。

实施例3

锂电池集流体，包括聚丙烯基膜层、多孔铜箔、多孔铝箔。多孔铜箔和多孔铝箔分别通过粘合剂层与聚丙烯基膜层的正面、反面压合，形成锂电池集流体。其中聚丙烯基膜层的厚度为7um，在3um铜箔(孔径70um，开孔率40％)的任意一面涂覆1um粘合剂；在5um铝箔(孔径70um，开孔率30％)的任意一面涂覆1um粘合剂；集流体厚度控制在16um以下。

实施例4

锂电池集流体，包括聚丙烯基膜层、多孔铜箔、多孔铝箔。多孔铜箔和多孔铝箔分别通过粘合剂层与聚丙烯基膜层的正面、反面压合，形成锂电池集流体。其中聚丙烯基膜层的厚度为8um，在4um铜箔(孔径80um，开孔率50％)的任意一面涂覆1um粘合剂；在6um铝箔(孔径80um，开孔率40％)的任意一面涂覆1um粘合剂；集流体厚度控制在20um以下。

实施例5

锂电池集流体，包括聚丙烯基膜层、多孔铜箔、多孔铝箔。多孔铜箔和多孔铝箔分别通过粘合剂层与聚丙烯基膜层的正面、反面压合，形成锂电池集流体。其中聚丙烯基膜层的厚度为10um，在在5um铜箔(孔径100um，开孔率70％)的任意一面涂覆1um粘合剂；在10um铝箔(孔径100um，开孔率50％)的任意一面涂覆1um粘合剂；集流体厚度控制在26um以下。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种新型锂电池集流体，其特征在于：所述集流体包括聚丙烯基膜层(1)、粘合剂层(2)、多孔铜箔(3)、多孔铝箔(4)；所述多孔铜箔(3)和所述多孔铝箔(4)分别通过粘合剂层(2)与所述聚丙烯基膜层(1)的正面、反面压合，形成锂电池集流体。

2.根据权利要求1所述的一种新型锂电池集流体，其特征在于：所述聚丙烯基膜层(1)厚度为5～10um，孔隙率为20～60％。

3.根据权利要求1所述的一种新型锂电池集流体，其特征在于：所述粘合剂层(2)为聚氨酯类粘合剂。

4.根据权利要求1所述的一种新型锂电池集流体，其特征在于：所述多孔铜箔(3)厚度为1～5um，孔径为50～100um，开孔率为20～70％。

5.根据权利要求1所述的一种新型锂电池集流体，其特征在于：所述多孔铝箔(4)厚度为3～10um，孔径为50～100um，开孔率为10～50％。

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