CN215869466U - 一种超薄柔韧性的电极集流体 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种超薄柔韧性的电池集流体，包括有基材层，位于基材层上表面的第一金属层、以及位于基材层下表面的第二金属层；基材层上设有贯穿基材层的通道，在通道内部设有用于使第一金属层与第二金属层之间电连接导通的导电层。电池集流体可以达到6μm以下，应用时厚度薄，重量减轻，解决在许多要求下重量无法减轻的问题；增加了特定条件下的可涂布或镀覆，即增加涂层或镀层的空间；当在6μm以上时，由于基材结构层的存在，拉伸力显得更好，安全性能更高。

Description

一种超薄柔韧性的电极集流体

技术领域

本实用新型属于电池技术领域，涉及一种超薄柔韧性的电池集流体。

背景技术

随着能源和环境问题的日益突出，可再生能源(如风能、太阳能等)在降低温室气体排放和实现可持续发展方面扮演着越来越重要的角色。由于可再生能源在并网时可能会导致电网的不稳定，所以迫切需要发展大规模储能技术。储能按照工作原理可以分为物理储能、化学储能和其它形式的储能，其中化学储能主要是研发高效的大规模电池体系，例如铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池、液流电池等。

当前多数电池结构如图1所示，包括第一膜材1、正极2、第二膜材3、负极4，正极通常选用铜箔层结构，负极通常选用铝箔层结构。

然而铜箔层结构因为其结构及材料的特殊性，导致在铜箔层结构在厚度小于6μm的时候，铜箔层结构的外表无法涂布，在进入加工后，铜箔层结构极易断裂，无法进行生产。

而在铜箔层结构在厚度大于6μm的时候，铜箔层结构不仅易断裂，同时铜箔层结构的针刺也会显现出来，铜箔层结构的针刺会在把铜箔层结构进行打卷的的时候，与之接触的膜材极易被针刺穿透，造成正极和负极的中间部段联通形成短路。

铜箔层结构的诸多缺陷在2011年05月15日发布《铜箔缺陷成因与危害》，铜业工程期刊，2011年第2期，彭永忠，一文中有许多参数描述。为此，本实用新型就是在这样的背景技术下研制的。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种超薄柔韧性的电池集流体。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

本实用新型的技术方案是一种超薄柔韧性的电池集流体，包括有基材层，位于基材层上表面的第一金属层、以及位于基材层下表面的第二金属层；基材层上设有通道，通道内部设有用于使第一金属层与第二金属层之间电连接导通的导电层。

本技术方案的技术效果是，通过基材层上设置两层相互导通的金属层，可以使电池集流体的厚度达到6μm以下，不易断裂，在应用时，由于厚度薄，重量被减轻了，也解决在许多要求下重量无法减轻的问题，由于厚度薄增加了特定条件下的可涂布即增加镀层的空间。

在电池集流体的金属层在6μm以上时，由于夹在两个金属层基材层的存在，拉伸力显得更好，安全性能更高，避免了针刺以及短路的问题。本实用新型的技术案中的电池集流体较之现有的铜箔层结构，还具有抗挤压和过充方面的优势。

由于基材层的材质及基材层的通道结构，使得电池集流体更容易变曲，在超薄的同时，其柔韧性也更好。

在该技术方案的一个实施例中，基材层采用聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(PET薄膜)、聚酰亚胺薄膜(PI薄膜)、聚丙烯薄膜(PP薄膜)、双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP薄膜)、流延聚丙烯薄膜(CPP薄膜)和聚苯硫醚薄膜(PPS薄膜)中的任一种。

在该技术方案的一个实施例中，导电层填充于通道内部或者附着于通道的侧壁，并且与第一金属层及第二金属层均电性连接导通。

在该技术方案的一个实施例中，通道是位于基材层上并且贯穿基材层的多个孔位。

在该技术方案的一个实施例中，通道是位于基材层上并且贯穿基材层的多个槽道。

在该技术方案的一个实施例中，第一金属层和第二金属层均同时为铜层、铝层、银层、金层、铂层、镍层、钛层或钯层，导电层与第一金属层及第二金属层材质相同。电池极流体作为正极使用时，两个金属层都选择为铜层，而当作为负极使用时，两个金属层都选择为铝层。

在该技术方案的一个实施例中，第一金属层和第二金属层均采用物理气相沉积镀、大功率电子、磁控溅射和分子束外延中的一种方式镀覆在基材层上。可以将基材层和金属层控制在6μm以下，金属层不容易断裂。

在该技术方案的一个实施例中，在第一金属层的上表面和第二金属层的下表面均设置有镀层。

在该技术方案的一个实施例中，镀层包括有用于加厚第一金属层以及第二金属层的一层或多层金属镀层，根据厚度需求一次或多次进行镀覆形成的金属镀层。

金属镀层可以采用物理气相沉积镀、大功率电子、磁控溅射和分子束外延中的一种方式镀覆在上一层上。金属镀层可以是单质金属层或金属合金层，单质金属层选自铜、铝、银、金、铂、镍、钛和钯中的一种金属作为材料，金属合金层选自铜、铝、银、金、铂、镍、钛和钯中的两种或多种构成的合金作为材料。

在该技术方案的一个实施例中，镀层包括有加厚第一金属层以及第二金属层的一层或多层金属镀层，以及用于覆盖金属镀层的一层或多层的保护镀层，根据厚度需求一次或多次进行镀覆形成的金属镀层和保护镀层。这里的保护镀层可以是导电层或绝缘层，主要起保护内部的镀层不被氧化的作用。

本实用新型的电池集流体在电池中应用时，可以用于替代现有电池中的正极使用的铜箔层结构，或者是负极使用有铝箔层结构。

附图说明

通过结合附图对本实用新型示例性实施方式进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本实用新型示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1为本实用新型的背景技术的现有电池组成结构示意图。

图2为本实用新型实施例一中的电池集流体的结构剖面示意图。

图3为本实用新型实施例一中的电池集流体的结构剖面示意图。

图4为本实用新型实施例一中的基材层的结构示意图。

图5为本实用新型实施例一中的基材层的结构示意图。

图6为本实用新型实施例三中的电池集流体的结构剖面示意图。

图7为本实用新型实施例四中的电池集流体的结构剖面示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的优选实施方式。虽然附图中显示了本实用新型的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。

实施例一

如图2至图5中所示，本实施例中，提供一种正极使用的电池集流体，包括PET薄膜基材层6，PET薄膜基材层上设有通道61，通道是位于基材层上并且贯穿PET薄膜基材层的多个孔位，如图3中所示，孔位呈圆形孔，孔径直径大小一般不超过PET薄膜基材层的厚度，通道还可以是位于基材层上并且贯穿基材层的多个槽道，槽道的宽度一般不超过PET薄膜基材层的厚度，如图5中所示，槽道为长圆孔形状，长度方向垂直或平行PET薄膜基材层在打卷时的方向。

在PET薄膜基材层6上表面物理气相沉积镀、大功率电子、磁控溅射和分子束外延中的一个或多个方式镀覆形成第一金属层5，同样的方式，在PET薄膜基材层6的下表面镀覆形成第二金属层7，第一金属层3和第二金属层7均为铜层。

在对PET薄膜基材层6进行镀膜铜层时，在通道61内壁也会镀上铜层形成导电层9，将第一金属层5和第二金属层7进行电性导通，如果通道较小，镀膜较厚时导电层也会填充整个通道的内部。

本实施例的电池集流体金属层的厚度在1.0-12微米，PET薄膜基材层的厚度为2-20微米，通过PET薄膜基材层上设置两层相互导通的金属层，可以使电池集流体中的厚度达到6μm以下，不易断裂，在应用时，由于厚度薄，重量被减轻了，也解决在许多要求下重量无法减轻的问题，由于厚度薄增加了特定条件下的可涂布即增加镀层的空间。在电池集流体的金属层在6μm以上时，由于夹在两个金属层基材层的存在，拉伸力显得更好，安全性能更高，避免了针刺以及短路的问题。本实用新型的技术案中的电池集流体较之现有的铜箔层结构，还具有抗挤压和过充方面的优势。

实施例二

如图2至图5中所示，本实施例中，提供一种负极使用电池集流体，与实施例中的正极使用的集流体，其不同之处是，第一金属层5和第二金属7层均为铝层，在PET薄膜基材层的通道内形成铝导电层。

实施例三

如图2至图5中所示，本实施例中，提供一种正极使用的电池集流体，包括PET薄膜基材层6，PET薄膜基材层上设有通道61，通道是位于基材层上并且贯穿PET薄膜基材层的多个孔位，如图3中所示，孔位呈圆形孔，孔径直径大小一般不超过PET薄膜基材层的厚度，通道还可以是位于基材层上并且贯穿基材层的多个槽道，槽道的宽度一般不超过PET薄膜基材层的厚度，如图5中所示，槽道为长圆孔形状，长度方向垂直或平行PET薄膜基材层在打卷时的方向。

在PET薄膜基材层6上表面物理气相沉积镀、大功率电子、磁控溅射和分子束外延中的一个或多个方式镀覆形成第一金属层5，同样的方式，在PET薄膜基材层6的下表面镀覆形成第二金属层7，第一金属层3和第二金属层7均为铜层。

在对PET薄膜基材层6进行镀膜铜层时，在通道61内壁也会镀上铜层形成导电层9，将第一金属层5和第二金属层7进行电性导通，如果通道较小，镀膜较厚时导电层也会填充整个通道的内部。

如图6中所示，在第一金属层5的上表面和第二金属层7的下表面均设置有镀层8，镀层8包括有用于加厚第一金属层以及第二金属层的一层金属镀层，根据厚度需求一次或多次进行镀覆形成的金属镀层，金属镀镀层为镍层，第一金属层5和第二金属层7的厚度均控制在1.5-12微米，PET薄膜基材层的厚度为8-20微米，镍层的厚度控制在1.5-12微米。

实施例四

本实施例中，提供一种正极使用的电池集流体，包括PET薄膜基材层6，PET薄膜基材层上设有通道61，通道是位于基材层上并且贯穿PET薄膜基材层的多个孔位，如图3中所示，孔位呈圆形孔，孔径直径大小一般不超过PET薄膜基材层的厚度，通道还可以是位于基材层上并且贯穿基材层的多个槽道，槽道的宽度一般不超过PET薄膜基材层的厚度，如图5中所示，槽道为长圆孔形状，长度方向垂直或平行PET薄膜基材层在打卷时的方向。

在PET薄膜基材层6上表面物理气相沉积镀、大功率电子、磁控溅射和分子束外延中的一个或多个方式镀覆形成第一金属层5，同样的方式，在PET薄膜基材层6的下表面镀覆形成第二金属层7，第一金属层3和第二金属层7均为铜层。

在对PET薄膜基材层6进行镀膜铜层时，在通道61内壁也会镀上铜层形成导电层9，将第一金属层5和第二金属层7进行电性导通，如果通道较小，镀膜较厚时导电层也会填充整个通道的内部。

如图7中所示，在第一金属层5的上表面和第二金属层7的下表面均设置有镀层，镀层包括有用于加厚第一金属层以及第二金属层的一层铜层81和覆盖在铜层上表面的一层保护镀层82，保护镀层82采用绝缘材质的聚合物薄膜，使用喷涂或镀膜方式形成在加厚的铜层上。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种超薄柔韧性的电池集流体，其特征在于，包括有基材层、位于基材层上表面的第一金属层、以及位于基材层下表面的第二金属层；在基材层上设有贯穿基材层的通道，在通道内部设有用于使第一金属层与第二金属层之间电性连接导通的导电层。

2.根据权利要求1所述的超薄柔韧性的电池集流体，其特征在于，基材层采用聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚丙烯薄膜、双向拉伸聚丙烯薄膜、流延聚丙烯薄膜和聚苯硫醚薄膜中的任一种。

3.根据权利要求2所述的超薄柔韧性的电池集流体，其特征在于，导电层填充于通道内部或者附着于通道的侧壁，并且与第一金属层及第二金属层均电性连接导通。

4.根据权利要求3所述的超薄柔韧性的电池集流体，其特征在于，通道是位于基材层上并且贯穿基材层的多个孔位。

5.根据权利要求3所述的超薄柔韧性的电池集流体，其特征在于，通道是位于基材层上并且贯穿基材层的多个槽道。

6.根据权利要求1所述的超薄柔韧性的电池集流体，其特征在于，第一金属层和第二金属层均同时为铜层、铝层、银层、金层、铂层、镍层、钛层或钯层，导电层与第一金属层及第二金属层材质相同。

7.根据权利要求6所述的超薄柔韧性的电池集流体，其特征在于，第一金属层和第二金属层均采用物理气相沉积镀、大功率电子、磁控溅射和分子束外延中的任意一种方式镀在基材层上。

8.根据权利要求1所述的超薄柔韧性的电池集流体，其特征在于，在第一金属层的上表面和第二金属层的下表面均设置有镀层。

9.根据权利要求8所述的超薄柔韧性的电池集流体，其特征在于，镀层包括有用于加厚第一金属层以及第二金属层的一层或多层金属镀层，根据厚度需求一次或多次进行镀覆形成的金属镀层。

10.根据权利要求8所述的超薄柔韧性的电池集流体，其特征在于，镀层包括有加厚第一金属层以及第二金属层的一层或多层金属镀层，以及用于覆盖金属镀层的一层或多层的保护镀层，根据厚度需求一次或多次进行镀覆形成的金属镀层和保护镀层。

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