CN213752758U

CN213752758U - 一种锂离子电池负极复合极片

Info

Publication number: CN213752758U
Application number: CN202022534725.2U
Authority: CN
Inventors: 朱亚飞
Original assignee: Shanghai Cenat New Energy Co Ltd
Current assignee: Shanghai Cenat New Energy Co Ltd
Priority date: 2020-11-05
Filing date: 2020-11-05
Publication date: 2021-07-20
Anticipated expiration: 2030-11-05

Abstract

本实用新型提供了一种锂离子电池负极复合极片，所述的锂离子电池负极复合极片包括集流体，以及设置于集流体两侧表面的负极浆料层，所述集流体包括微孔铝箔，以及设置于所述微孔铝箔两侧表面的铜膜。本实用新型通过改变现有锂离子电池负极的集流体结构，使用微孔铝箔作为主体集流体，在微孔铝箔表面电镀一层铜膜，保留了铜箔作为负极集流体的优点，此外，将微孔铝箔作为主体集流体，首先是降低了生产成本，又使得集流体的重量降低，进一步地提升了电极的能量密度。

Description

一种锂离子电池负极复合极片

技术领域

本实用新型属于锂离子电池技术领域，涉及锂离子电池负极，尤其涉及一种锂离子电池负极复合极片。

背景技术

锂离子电池主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充电过程中，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；在放电过程中，锂离子从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极，正极处于富锂状态。锂离子电池本身具有能量密度高和循环性能长的优点。锂离子除用于IT行业配套外，主要用于矿车、电动汽车、电动自行车、电动摩托车、电动场地车和清洁能源存储等领域。

随着锂离子电池在电动汽车上的应用越来越成熟，下游产业也对锂离子电池提出了越来越高的要求，除安全性能以外，成本和能量密度成为衡量汽车锂离子电池最重要的指标。

当前的锂离子电池负极大多使用铜箔作为集流体，具有导电性好的优点。随着能量密度和成本的要求越来越高，需要锂离子电池负极具有更高的能量密度和更低的成本。但是，使用铜箔作为负极集流体的改进方式已经到了极限，需要提供其他可以提升能量密度和降低成本的负极极片。

CN207183416U公开了一种三维锂离子电池，正极片用三维泡沫多孔铝箔，负极片用三维泡沫多孔铜箔，三维泡沫多孔铝箔和三维泡沫多孔铜箔均为具有通孔的三维立体结构及毛细结构。该实用新型以三维泡沫多孔结构铝、三维泡沫多孔结构铜箔分别作为锂离子电池正、负极板骨架，从而增大锂离子电池活性物质导电界面，减小界面电阻，提高电极倍率充放电性能，提高电池能量密度。但是其负极片采用三维泡沫铜箔仍存在生产成本高的问题。

CN204834730U公开了一种锂离子电池负极极片及锂离子电池，该锂离子电池负极极片包括集流体以及粘结在集流体表面上的天然石墨球，集流体为铜箔，天然石墨球之间的空隙中设置有人造石墨球。该实用新型的锂离子电池负极极片有效降低了负极极片满电时的膨胀率，避免了负极极片在循环时的性能恶化，大大提高了循环稳定性能，同时提高了负极极片的压实密度和导电性能。但是该负极片采用铜箔作为集流体仍存在生产成本高的问题。

CN204834730U公开了一种锂离子电池负极及由其制得的锂离子电池。所述锂离子电池负极包括自下而上的负极集流体层、负极活性物质层、氧化铝微孔涂层。该锂离子电池负极表面的氧化铝微孔涂层不仅具有较高的机械强度，同时具有良好的保液能力，可避免高温闭孔的现象，进而保障电池在温度适用范围上具有更好的高温适用性，适用于大倍率锂离子动力电池。但是其未对集流体层进行改进，仍然存在负极片制造成本高的问题。

现有锂离子电池负极极片均存在生产成本高等问题，因此，如何在保证锂离子电池负极极片具有高能量密度的情况下，同时还能保证负极极片的制造成本低和结构简单，成为目前迫切需要解决的问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种锂离子电池负极复合极片，通过使用镀铜的微孔铝箔作为负极集流体，使得负极复合极片的能量密度进一步提升，并且降低了制造成本。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种锂离子电池负极复合极片，所述的锂离子电池负极复合极片包括集流体，以及设置于集流体两侧表面的负极浆料层，所述集流体包括微孔铝箔，以及设置于所述微孔铝箔两侧表面的铜膜。

本实用新型通过改变现有锂离子电池负极的集流体结构，使用微孔铝箔作为主体集流体，在微孔铝箔的表面电镀铜膜，既保留了铜箔作为负极集流体的优点，又使得集流体的重量降低，成本降低，通过重量降低，进一步的提升了锂离子电池的能量密度。

需要说明的是，本实用新型对负极浆料中的活性物质不做具体要求和特殊限定，现有技术中已公开的，以及新技术中未公开的负极浆料中活性物质均可用于本实用新型，例如，负极浆料中的活性物质为石墨。

需要说明的是，本实用新型对铜膜设置于微孔铝箔表面的方式，以及负极浆料层设置于集流体表面的方式不做具体要求和特殊限定，现有技术中已公开的，以及新技术中未公开的方式均可用于本实用新型，例如，铜膜以电镀的方式设置于微孔铝箔表面，负极浆料层以涂覆的方式设置于集流体表面。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述微孔铝箔与铜膜的接触面为平面结构或异形结构，所述微孔铝箔与铜膜的两个接触面结构相同或不同。

所述铜膜与负极浆料层的接触面为平面结构或异形结构，所述铜膜与负极浆料层的两个接触面结构相同或不同。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述异形结构为波浪形曲面结构、连续凹凸结构或锯齿型结构中的任意一种。

本实用新型通过将微孔铝箔与铜膜的接触面，以及铜膜与负极浆料层的接触面设置为异形面结构，增大了微孔铝箔与铜膜的接触面积，从而增强了铝箔与铜膜之间的粘结力；此外，增大了铜膜与负极浆料层的接触面积，使得铜膜上负载的负极浆料增多，进一步提高了电极的能量密度。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述微孔铝箔的平均厚度为 4.0～12.0μm，例如，平均厚度为4.0μm、4.5μm、5.0μm、5.5μm、6.0μm、6.5μm、 7.0μm、7.5μm、8.0μm、8.5μm、9.0μm、9.5μm、10.0μm、10.5μm、11.0μm、11.5μm 或12.0μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

所述微孔铝箔的微孔直径为0.5～2.0μm，例如，微孔直径为0.5μm、0.6μm、 0.7μm、0.8μm、0.9μm、1.0μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm、1.6μm、 1.7μm、1.8μm、1.9μm或2.0μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

所述微孔铝箔的孔隙率为10％～20％，例如，孔隙率为10％、11％、12％、 13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

所述铜膜的平均厚度为25～100nm，例如，平均厚度为25nm、30nm、35nm、 40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、95nm或100nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述负极浆料层的平均厚度为 50～100μm，例如，平均厚度为50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、 85μm、90μm、95μm或100μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述微孔铝箔的材质为1050铝或 1060铝。

示例性地，提供一种上述锂离子电池负极复合极片的制备方法，所述的制备方法具体包括：

在微孔铝箔两侧具有异形结构的表面上均电镀铜膜，将铜膜表面修饰为异形结构，再将负极浆料涂覆在铜膜上，制备得到锂离子电池负极复合极片。

本实用新型所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本实用新型不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过改变现有锂离子电池负极的集流体结构，使用微孔铝箔作为主体集流体，在微孔铝箔表面电镀一层铜膜，保留了铜箔作为负极集流体的优点，此外，将微孔铝箔作为主体集流体，首先是降低了生产成本，又使得集流体的重量降低，同时，将铜膜与负极浆料层的接触面积设置为异形结构，增大了负极浆料的负载面积，进一步地提升了电极的能量密度。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中提供的一种锂离子电池负极复合极片的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2中提供的一种锂离子电池负极复合极片的结构示意图；

图3为本实用新型实施例3中提供的一种锂离子电池负极复合极片的结构示意图；

其中，1-微孔铝箔；2-铜膜；3-负极浆料层。

具体实施方式

需要理解的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

在一个具体实施方式中，本实用新型提供了一种锂离子电池负极复合极片，所述的锂离子电池负极复合极片包括集流体，以及设置于集流体两侧表面的负极浆料层3，集流体包括微孔铝箔1，以及设置于所述微孔铝箔1两侧表面的铜膜2。

微孔铝箔1与铜膜2的接触面为平面结构或异形结构，微孔铝箔1与铜膜2 的两个接触面结构相同或不同；铜膜2与负极浆料层3的接触面为平面结构或异形结构，铜膜2与负极浆料层3的两个接触面结构相同或不同。异形结构为波浪形曲面结构、连续凹凸结构或锯齿型结构中的任意一种。

微孔铝箔1的平均厚度为4.0～12.0μm，微孔直径为0.5～2.0μm，孔隙率为 10％～20％；铜膜22的平均厚度为25～100nm，负极浆料层33的平均厚度为 50～100μm。其中，微孔铝箔1的材质为1050铝或1060铝。

实施例1

本实施例提供了一种锂离子电池负极复合极片，如图1所示，所述的锂离子电池负极复合极片包括集流体，以及设置于集流体两侧表面的负极浆料层3，集流体包括微孔铝箔1，以及设置于所述微孔铝箔1两侧表面的铜膜2。

微孔铝箔1与铜膜2的接触面为异形结构，微孔铝箔1与铜膜2的两个接触面结构相同；铜膜2与负极浆料层3的接触面为异形结构，铜膜2与负极浆料层3的两个接触面结构相同。异形结构均为波浪形曲面结构。

微孔铝箔1的平均厚度为8.0μm，微孔直径为1.5μm，孔隙率为15％；铜膜 22的平均厚度为60nm，负极浆料层33的平均厚度为75μm。其中，微孔铝箔1 的材质为1050铝。

实施例2

本实施例提供了一种锂离子电池负极复合极片，如图2所示，所述的锂离子电池负极复合极片包括集流体，以及设置于集流体两侧表面的负极浆料层3，集流体包括微孔铝箔1，以及设置于所述微孔铝箔1两侧表面的铜膜2。

微孔铝箔1与铜膜2的接触面为异形结构，微孔铝箔1与铜膜2的两个接触面结构相同；铜膜2与负极浆料层3的接触面为异形结构，铜膜2与负极浆料层3的两个接触面结构相同。异形结构均为连续凹凸结构。

微孔铝箔1的平均厚度为4.0μm，微孔直径为2.0μm，孔隙率为20％；铜膜22的平均厚度为100nm，负极浆料层33的平均厚度为85μm。其中，微孔铝箔 1的材质为1060铝。

实施例3

本实施例提供了一种锂离子电池负极复合极片，如图3所示，所述的锂离子电池负极复合极片包括集流体，以及设置于集流体两侧表面的负极浆料层3，集流体包括微孔铝箔1，以及设置于所述微孔铝箔1两侧表面的铜膜2。

微孔铝箔1与铜膜2的接触面为异形结构，微孔铝箔1与铜膜2的两个接触面结构相同；铜膜2与负极浆料层3的接触面为异形结构，铜膜2与负极浆料层3的两个接触面结构相同。异形结构均为锯齿型结构。

微孔铝箔1的平均厚度为12.0μm，微孔直径为0.5μm，孔隙率为10％；铜膜2的平均厚度为25nm，负极浆料层3的平均厚度为50μm。其中，微孔铝箔1 的材质为1050。

实施例4

本实施例提供了一种锂离子电池负极复合极片，所述的锂离子电池负极复合极片包括集流体，以及设置于集流体两侧表面的负极浆料层3，集流体包括微孔铝箔1，以及设置于所述微孔铝箔1两侧表面的铜膜2。

微孔铝箔1与铜膜2的接触面均为平面结构；铜膜2与负极浆料层3的接触面均为平面结构。

微孔铝箔1的平均厚度为6.0μm，微孔直径为1.75μm，孔隙率为13％；铜膜2的平均厚度为80nm，负极浆料层3的平均厚度为100μm。其中，微孔铝箔 1的材质为1050铝。

实施例5

微孔铝箔1与铜膜2的一侧接触面为平面结构，另一侧为波浪形曲面结构；铜膜2与负极浆料层3的一侧接触面为平面结构，另一侧为连续凹凸结构。

微孔铝箔1的平均厚度为10.0μm，微孔直径为1.0μm，孔隙率为17％；铜膜2的平均厚度为45nm，负极浆料层3的平均厚度为65μm。其中，微孔铝箔1 的材质为1060铝。

本实用新型通过改变现有锂离子电池负极的集流体结构，使用微孔铝箔1 作为主体集流体，在微孔铝箔1表面电镀一层铜膜2，保留了铜箔作为负极集流体的优点，此外，将微孔铝箔1作为主体集流体，首先是降低了生产成本，又使得集流体的重量降低，进一步地提升了电极的能量密度。

申请人声明，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种锂离子电池负极复合极片，所述的锂离子电池负极复合极片包括集流体，以及设置于集流体两侧表面的负极浆料层，其特征在于，所述集流体包括微孔铝箔，以及设置于所述微孔铝箔两侧表面的铜膜。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池负极复合极片，其特征在于，所述微孔铝箔与铜膜的接触面为平面结构或异形结构；

所述微孔铝箔与铜膜的两个接触面结构相同或不同。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池负极复合极片，其特征在于，所述铜膜与负极浆料层的接触面为平面结构或异形结构；

所述铜膜与负极浆料层的两个接触面结构相同或不同。

4.根据权利要求2或3所述的锂离子电池负极复合极片，其特征在于，所述异形结构为波浪形曲面结构、连续凹凸结构或锯齿型结构中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池负极复合极片，其特征在于，所述微孔铝箔的平均厚度为4.0～12.0μm。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池负极复合极片，其特征在于，所述微孔铝箔的微孔直径为0.5～2.0μm。

7.根据权利要求1所述的锂离子电池负极复合极片，其特征在于，所述微孔铝箔的孔隙率为10％～20％。

8.根据权利要求1所述的锂离子电池负极复合极片，其特征在于，所述铜膜的平均厚度为25～100nm。

9.根据权利要求1所述的锂离子电池负极复合极片，其特征在于，所述负极浆料层的平均厚度为50～100μm。

10.根据权利要求1所述的锂离子电池负极复合极片，其特征在于，所述微孔铝箔的材质为1050铝或1060铝。