CN217062174U - 复合集流体、锂离子电池和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，具体提供一种复合集流体、锂离子电池和车辆，旨在解决现有复合集流体不便于电极组装的问题。为此目的，本实用新型的复合集流体包括基膜层、极耳层以及导电层，其中，极耳层的一部分伸入基膜层内并与基膜层固定连接，导电层分别设置在基膜层的两个表面以及极耳层的两个表面，使得导电层与极耳层能够导通电子，从而将设置在基膜层以及极耳层上的导电层的电子汇流在一起导出，在电极组装过程中，可以直接将转接片焊接在设有导电层的极耳层上，无需另外焊接金属箔材汇流电流，从而简化了组装工艺，降低了制造难度，提高了生产效率，降低了制造成本。

Description

复合集流体、锂离子电池和车辆

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体提供一种复合集流体、锂离子电池和车辆。

背景技术

近年来随着电动汽车和可移动电子设备的高速发展，人们对锂离子电池的能量密度和安全性能要求进一步提高。集流体作为锂离子电池中的重要组成部分，其与锂离子电池的能量密度密切相关，而提高锂离子电池的能量密度，需要降低集流体的厚度和重量，这使得集流体的重量减轻和性能提升成为一个研究重点。

然而，现有技术中，复合集流体大多是由聚合物基膜层和金属镀层复合得到，位于聚合物基膜层两面的金属镀层被绝缘层隔离，无法实现电子导通，在电极组装过程中，需要另外焊接金属箔材汇集电流，不便于电极组装。

因此，本领域需要一种新的复合集流体、锂离子电池和车辆来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型旨在解决上述技术问题，即，解决现有复合集流体不便于电极组装的问题。

在第一方面，本实用新型提供了一种复合集流体，所述复合集流体包括基膜层、极耳层以及导电层，其中，所述极耳层的一部分伸入所述基膜层内并与所述基膜层固定连接，所述导电层分别设置在所述基膜层的两个表面以及所述极耳层的两个表面，使得所述导电层与所述极耳层能够导通电子。

在上述复合集流体的优选技术方案中，所述基膜层的边缘设有连接槽；所述极耳层包括导电部以及从所述导电部的连接端水平延伸的连接部，所述连接部伸入所述连接槽内并与所述连接槽固定连接；所述导电部的两个表面均设有所述导电层。

在上述复合集流体的优选技术方案中，所述连接部与所述连接槽以热铆接的方式固定连接。

在上述复合集流体的优选技术方案中，所述导电层包括第一导电子层、第二导电子层、第三导电子层和第四导电子层，所述第一导电子层和所述第二导电子层分别设置在所述基膜层沿厚度方向的两个表面；所述第三导电子层和所述第四导电子层分别设置在所述导电部沿厚度方向的两个表面，且所述第三导电子层和与其对应的所述第一导电子层或所述第二导电子层连接，所述第四导电子层和与其对应的所述第二导电子层或所述第一导电子层连接。

在上述复合集流体的优选技术方案中，所述第一导电子层和所述第二导电子层采用真空蒸镀的方式分别沉积在所述基膜层沿厚度方向的两个表面；并且/或者所述第三导电子层和所述第四导电子层采用真空蒸镀的方式分别沉积在所述导电部沿厚度方向的两个表面。

在上述复合集流体的优选技术方案中，所述基膜层的厚度大于所述极耳层的厚度，且所述基膜层与所述极耳层之间的厚度差小于所述导电层的厚度。

在上述复合集流体的优选技术方案中，所述基膜层为聚合物层；并且/或者所述极耳层为第一金属层；并且/或者所述导电层为第二金属层。

在上述复合集流体的优选技术方案中，所述极耳层的数量为两个，两个所述极耳层沿所述基膜层的长度方向设置于所述基膜层的两侧。

在第二方面，本实用新型提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括上述优选技术方案中任一项所述的复合集流体。

在第三方面，本实用新型提供了一种车辆，所述车辆包括上述优选技术方案中任一项所述的复合集流体或者锂离子电池。

在本实用新型的复合集流体的优选技术方案中，复合集流体包括基膜层、极耳层以及导电层，其中，极耳层的一部分伸入基膜层内并与基膜层固定连接，导电层分别设置在基膜层的两个表面以及极耳层的两个表面，使得导电层与极耳层能够导通电子。

相对于现有技术中金属镀层被绝缘层隔离无法电子导通的技术方案，本实用新型将极耳层的一部分伸入基膜层内并与基膜层固定连接，使得极耳层的其他部分位于基膜层的外部，使得复合集流体自带极耳；并在基膜层的两个表面以及极耳层的两个表面均设置导电层，使得导电层能够与极耳层导通电子，从而将设置在基膜层以及极耳层上的导电层的电子汇流在一起导出，在电极组装过程中，可以直接将转接片焊接在设有导电层的极耳层上，无需另外焊接金属箔材汇流电流，从而简化了组装工艺，降低了制造难度，提高了生产效率，降低了制造成本。

进一步地，基膜层的边缘设有连接槽，极耳层的连接部伸入连接槽内并与连接槽固定连接，便于极耳层与基膜层的连接固定，降低了制造难度；极耳层的导电部位于基膜层的外部，并在导电部的两个表面设有导电层，进一步确保了导电层能够与极耳层导通电子。

更进一步地，极耳层的连接部与连接槽以热铆接的方式固定连接，使得极耳层与基膜层连接的更加牢固，而且形成的热铆接连接结构有利于提高极耳层与基膜层的耐化学腐蚀性能和抗蠕变性能等。

进一步地，导电层包括第一导电子层、第二导电子层、第三导电子层和第四导电子层，第一导电子层和第二导电子层分别设置在基膜层沿厚度方向的两个表面；第三导电子层和第四导电子层分别设置在导电部沿厚度方向的两个表面，且第三导电子层和与其对应的第一导电子层或第二导电子层连接，第四导电子层和与其对应的第二导电子层或第一导电子层连接，使得位于基膜层沿厚度方向的两个表面的第一导电层和第二导电层均能够与极耳层连接并导通电子，完全避免了在电极组装过程中另外焊接金属箔材汇流电流，可以直接将转接片焊接在设有第三导电子层和第四导电子层的极耳层上。

进一步地，第一导电子层和第二导电子层采用真空蒸镀的方式分别沉积在基膜层沿厚度方向的两个表面；第三导电子层和第四导电子层采用真空蒸镀的方式分别沉积在导电部沿厚度方向的两个表面。采用真空蒸镀工艺，能够使得导电层分布的更加均匀，而且使得导电层的厚度较薄，有利于提高锂离子电池的能量密度。

进一步地，基膜层的厚度大于极耳层的厚度，且基膜层与极耳层之间的厚度差小于导电层的厚度，进一步确保了位于基膜层的两个表面的导电层均能够与极耳层连接并导通电子。

进一步地，极耳层的数量为两个，两个极耳层沿基膜层的长度方向设置于基膜层的两侧，使得复合集流体具有双极耳，该结构设置降低了复合集流体的重量，有利于进一步提高锂离子电池的能量密度。

附图说明

下面参照附图来描述本实用新型的复合集流体，附图中：

图1是本实用新型的复合集流体的剖视图。

附图标记列表

1、基膜层；11、连接槽；12、第一表面；13、第二表面；

2、极耳层；21、导电部；211、第三表面；212、第四表面；22、连接部；

3、导电层；31、第一导电子层；32、第二导电子层；33、第三导电子层；34、第四导电子层。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。例如，尽管本申请是结合电动汽车来描述的，但是，本实用新型的技术方案并不局限于此，该复合集流体显然也可以应用于混合动力汽车等其他车辆，这种改变并不偏离本实用新型的原理和范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右、“中间”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”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，也可以是直接相连。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

基于背景技术中提出的技术问题，本实用新型提供了一种复合集流体，旨在将极耳层的一部分伸入基膜层内并与基膜层固定连接，使得极耳层的其他部分位于基膜层的外部，使得复合集流体自带极耳；并在基膜层的两个表面以及极耳层的两个表面均设置导电层，使得导电层能够与极耳层导通电子，从而将设置在基膜层以及极耳层上的导电层的电子汇流在一起导出，在电极组装过程中，可以直接将转接片焊接在设有导电层的极耳层上，无需另外焊接金属箔材汇流电流，从而简化了组装工艺，降低了制造难度，提高了生产效率，降低了制造成本。

首先参见图1，对本实用新型的复合集流体进行描述。其中，图1是本实用新型的复合集流体的剖视图。

如图1所示，本实用新型的复合集流体包括基膜层1、极耳层2以及导电层3，其中，极耳层2的一部分伸入基膜层1内并与基膜层1固定连接，导电层3分别设置在基膜层1沿厚度方向(即图1中由下至上的方向)的两个表面以及极耳层2沿厚度方向(即图1中由下至上的方向)的两个表面，使得导电层3与极耳层2能够导通电子。

其中，基膜层1为聚合物层，优选地，聚合物层为聚乙烯薄膜，当然，聚合物层还可以是聚丙烯薄膜、聚酰胺薄膜、聚苯乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜等其他聚合物层。

优选地，基膜层1具有一定的厚度，当基膜层1的厚度达到一定厚度时，也可以将导电层3设置在基膜层1沿宽度方向(即图1中由内至外的方向)、或者沿长度方向(即图1中由左至右的方向)的两个表面，相应地，也可以将导电层3设置在极耳层2沿宽度方向(即图1中由内至外的方向)、或者沿长度方向(即图1中由左至右的方向)的两个表面，本领域技术人员可以灵活地调整和设置导电层3的设置位置，只要使得导电层3与极耳层2能够导通电子即可。

下面继续参照图1，对本实用新型的基膜层1、极耳层2和导电层3进行描述。

如图1所示，基膜层1的沿长度方向的边缘(即图1中纸面左侧或右侧的边缘)设有连接槽11；极耳层2包括彼此连接的导电部21和连接部22，连接部22从导电部21的连接端(即图1中纸面右侧的一端)水平延伸(即沿图1中由左至右的方向延伸)，连接部22伸入连接槽11内并与连接槽11固定连接，便于极耳层2与基膜层1的连接固定，降低了制造难度，提高了极耳层2与基膜层1连接的稳定性。此外，导电部21和连接部22也可以一体成型，采用一体成型的结构便于模具的加工和制作。

优选地，连接槽11位于该边缘的中间位置，使得基膜层1和极耳层2构成的整体结构关于基膜层1沿长度方向的中心轴对称，便于电极组装。当然，在实际应用中，也可以将连接槽11设置在该边缘的上部(即图1中纸面上方的位置)或者下部(即图1中纸面下方的位置)；或者，也可以将连接槽11设置在基膜层1的沿宽度方向的边缘。

优选地，连接部22与连接槽11以热铆接的方式固定连接，采用热铆接工艺，使得极耳层2与基膜层1连接的更加牢固，而且形成的热铆接连接结构有利于提高极耳层2与基膜层1的耐化学腐蚀性能和抗蠕变性能等。当然，在实际应用中，也可以采用胶黏等其他物理连接或化学结构键合的方式将连接部22与连接槽11连接固定。

进一步地，由于基膜层1沿厚度方向的两个表面设有导电层3，因此，也在导电部21的沿厚度方向(即图1中由下至上的方向)的两个表面设置导电层3，确保了导电层3能够与极耳层2导通电子。导电层3的具体设置方式如下。

如图1所示，导电层3包括第一导电子层31、第二导电子层32、第三导电子层33和第四导电子层34，第一导电子层31和第二导电子层32分别设置在基膜层1沿厚度方向相对的第一表面12和第二表面13；第三导电子层33和第四导电子层34分别设置在导电部21沿厚度方向相对的第三表面211和第四表面212，且第三导电子层33和与其对应的第一导电子层31连接，第四导电子层34和与其对应的第二导电子层32连接，使得位于基膜层1沿厚度方向的两个表面的第一导电层3和第二导电层3均能够与极耳层2连接并导通电子，完全避免了在电极组装过程中另外焊接金属箔材汇流电流，可以直接将转接片焊接在设有第三导电子层33和第四导电子层34的极耳层2上。当然，在实际应用中，也可以将第一导电子层31设置在第二表面13、将第二导电子层32设置在第一表面12，或者将第三导电子层33设置在第四表面212、将第四导电子层34设置在第三表面211，本领域技术人员可以灵活地调整和设置第一导电子层31、第二导电子层32、第三导电子层33和第四导电子层34的设置位置。

优选地，第一导电子层31和第二导电子层32采用真空蒸镀的方式分别沉积在基膜层1的第一表面12和第二表面13；第三导电子层33和第四导电子层34采用真空蒸镀的方式分别沉积在导电部21的第三表面211和第四表面212。采用真空蒸镀工艺，能够使得导电层3分布的更加均匀，而且使得导电层3的厚度较薄，有利于提高锂离子电池的能量密度。当然，在实际应用中，也可以采用溅射镀、离子镀等其他的物理气相沉积或化学气相沉积的方法将导电层3沉积在基膜层1的表面、以及导电部21的表面。

优选地，第一导电子层31、第二导电子层32、第三导电子层33和第四导电子层34的厚度均相同；基膜层1的厚度大于极耳层2的厚度，且基膜层1与极耳层2之间的厚度差小于第三导电子层33的厚度。例如，上述四个导电子层的厚度均为2μm，基膜层1的厚度为4μm，极耳层2的厚度为3μm，基膜层1与极耳层2的厚度差为1μm，小于第三导电子层33的厚度，如图1所示，通过上述厚度设置，确保了第一导电子层31与第三导电子层33连接，从而与极耳层2连接并导通电子，并确保了第二导电子层32与第四导电子层34连接，从而与极耳层2连接并导通电子，完全避免了在电极组装过程中另外焊接金属箔材汇流电流，可以直接将转接片焊接在设有第三导电子层33和第四导电子层34的极耳层2上。此外，上述列举的厚度只是示例性地，不是限制性地，本领域技术人员在实际应用中可以灵活地调整和设置第一导电子层31、第二导电子层32、第三导电子层33、第四导电子层34、基膜层1和极耳层2的厚度，只要使得基膜层1的厚度大于极耳层2的厚度，且基膜层1与极耳层2之间的厚度差小于导电层3的厚度即可。

需要说明的是，上述四个导电子层的厚度大小关系不限于上述列举的关系，也可以将第一导电子层31、第二导电子层32、第三导电子层33和第四导电子层34的厚度设置为互不相同；或者将第一导电子层31和第二导电子层32的厚度设置为相同，并将第三导电子层33和第四导电子层34的厚度设置为相同，且第一导电子层31的厚度不等于第三导电子层33的厚度，无论如何设置，只要使得基膜层1与极耳层2之间的厚度差小于第三导电子层33的厚度，且小于第四导电子层34的厚度，使得导电层能够与极耳层连接并导通电子即可。

其中，极耳层2为第一金属层，优选地，第一金属层的材质为铝，当然，第一金属层的材质还可以是铜、镍等其他金属。

其中，导电层3为第二金属层，优选地，第二金属层的材质与第一金属层的材质相同，例如均为铝。当然，第二金属层的材质也可以与第一金属层的材质不相同，还可以是铜、镍等其他金属。

优选地，极耳层2的数量为两个，两个极耳层2沿基膜层1的长度方向设置于基膜层1的两侧，使得复合集流体具有双极耳，该结构设置降低了复合集流体的重量，从而提高了锂离子电池的能量密度。当然，极耳层2的数量也可以是一个。

下面结合图1，对本实用新型的复合集流体的制备方法和组装方法进行描述。

首先，将极耳层2的连接部22伸入基膜层1的连接槽11内并通过热铆接的方法连接固定，采用上述方法将两个极耳层2分别与基膜层1连接固定。

其中，通过真空蒸镀的方式将金属铝均匀的沉积在基膜层1的第一表面12和第二表面13、以及极耳层2的导电部21的第三表面211和第四表面212形成第一导电子层31、第二导电子层32、第三导电子层33和第四导电子层34，使得第三导电子层33和与其对应的第一导电子层31连接，第四导电子层34和与其对应的第二导电子层32连接，从而实现电子导通。

将得到的复合集流体用于锂离子电池正极片，在电极组装过程中，直接将转接片焊接在复合集流体的设有第三导电子层33和第四导电子层34的极耳层2上，无需另外焊接金属箔材汇流电流，简化了组装工艺，降低了制造难度，提高了生产效率，降低了制造成本。

本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在本实用新型的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

此外，本实用新型还提供了一种锂离子电池，该锂离子电池包括上述实施方式中任一项的复合集流体。

此外，本实用新型还提供了一种电动汽车，该电动汽车包括上述实施方式中任一项的复合集流体或者锂离子电池。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合集流体，其特征在于，所述复合集流体包括基膜层、极耳层以及导电层，其中，所述极耳层的一部分伸入所述基膜层内并与所述基膜层固定连接，所述导电层分别设置在所述基膜层的两个表面以及所述极耳层的两个表面，使得所述导电层与所述极耳层能够导通电子。

2.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述基膜层的边缘设有连接槽；

所述极耳层包括导电部以及从所述导电部的连接端水平延伸的连接部，所述连接部伸入所述连接槽内并与所述连接槽固定连接；

所述导电部的两个表面均设有所述导电层。

3.根据权利要求2所述的复合集流体，其特征在于，所述连接部与所述连接槽以热铆接的方式固定连接。

4.根据权利要求2所述的复合集流体，其特征在于，所述导电层包括第一导电子层、第二导电子层、第三导电子层和第四导电子层，所述第一导电子层和所述第二导电子层分别设置在所述基膜层沿厚度方向的两个表面；

所述第三导电子层和所述第四导电子层分别设置在所述导电部沿厚度方向的两个表面，且所述第三导电子层和与其对应的所述第一导电子层或所述第二导电子层连接，所述第四导电子层和与其对应的所述第二导电子层或所述第一导电子层连接。

5.根据权利要求4所述的复合集流体，其特征在于，所述第一导电子层和所述第二导电子层采用真空蒸镀的方式分别沉积在所述基膜层沿厚度方向的两个表面；并且/或者

所述第三导电子层和所述第四导电子层采用真空蒸镀的方式分别沉积在所述导电部沿厚度方向的两个表面。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的复合集流体，其特征在于，所述基膜层的厚度大于所述极耳层的厚度，且所述基膜层与所述极耳层之间的厚度差小于所述导电层的厚度。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的复合集流体，其特征在于，所述基膜层为聚合物层；并且/或者

所述极耳层为第一金属层；并且/或者

所述导电层为第二金属层。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的复合集流体，其特征在于，所述极耳层的数量为两个，两个所述极耳层沿所述基膜层的长度方向设置于所述基膜层的两侧。

9.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括权利要求1至8中任一项所述的复合集流体。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1至8中任一项所述的复合集流体或者权利要求9所述的锂离子电池。

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