CN217426793U - 集流体及电池 - Google Patents

Abstract

本申请涉及智能电子设备技术领域，尤其是涉及一种集流体及电池，集流体包括：支撑基层，支撑基层由高分子化合物制成，支撑基层具有预期熔点；预期熔点高于支撑基层进行热压操作时的热压温度；导电层，支撑基层包括第一表面和第二表面，导电层设置于第一表面和/或第二表面；连接件，导电层通过连接件固定于支撑基层。本申请实施例提供的集流体，有助于提高电池的能量密度，而且使用本集流体的极片不易出现褶皱，提高了极片、电池的安全性能，在将本集流体加工成电池的过程中便捷、高效，提高了加工效率，也降低了能耗和用料。

Description

集流体及电池

技术领域

本申请涉及智能电子设备技术领域，尤其是涉及一种集流体及电池。

背景技术

锂离子电池具备能量密度高、寿命长和无记忆效应等优点，其已经在便携式电子设备和新能源动力设备中应用越来越广泛。锂离子电池在受到挤压、针刺和碰撞等极端情况下，容易产生电池冒烟、起火和爆炸现象，锂离子电池的这些安全可靠性问题严重制约了其进一步广泛的应用。

锂离子电池内部短路是引起上述安全问题的重要原因，基于电池隔膜、电池结构等设计改善电池安全已经取得了已经进展，这些安全改善设计一般会降低电池的功率等关键性能，增加电池的工艺加工难度，增加电池制造成本，而且电池不能保证电池在内短路发生时能够正常充放电。

常见的集流体改进提升锂离子电池安全多采用聚合物聚对苯二甲酸乙二醇酯作为支撑层，导电的金属铝和铜蒸镀在高分层表面，从而内短路产热时高分子层熔断中止短路电流。这种高分子聚对苯二甲酸乙二醇酯在热压的时候容易变形，从而使获得的极片容易产生褶皱，从而容易导致电池析锂等问题。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种集流体及电池，以在一定程度上解决现有技术中存在的现有的集流体在进行热压时支撑层容易形变导致极片容易出现褶皱的技术问题。

本申请提供了一种集流体，包括：支撑基层，所述支撑基层由高分子化合物制成，所述支撑基层具有预期熔点；所述预期熔点高于所述支撑基层进行热压操作时的热压温度；

导电层，所述支撑基层包括第一表面和第二表面，所述导电层设置于所述第一表面和/或所述第二表面；

连接件，所述导电层通过所述连接件固定于所述支撑基层。

在上述技术方案中，进一步地，所述支撑基层具有片状结构，所述支撑基层的两侧表面分别为所述第一表面和所述第二表面；

所述第一表面和所述第二表面的形状相同均为矩形。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述支撑基层由聚丙烯腈、聚对苯撑苯并二噁唑中的至少一者制成；

所述支撑基层的厚度为1μm-8μm。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述导电层为石墨烯片层或Mxene片层；

所述导电层的厚度为0.5μm-3μm。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述支撑基层设置有至少一个导通孔，所述导通孔贯穿所述第一表面和所述第二表面。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述集流体还包括导通件，所述导通件用于穿设于所述导通孔，并且所述导通件与设置于第一表面和所述第二表面的导电层接触。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述连接件为含有聚偏氟乙烯的粘接剂。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述集流体还包括基底，所述支撑基层和所述导电层均具有柔性，设置有所述导电层的支撑基层缠绕在所述基底上。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述基底具有圆管结构或圆柱结构。

本申请还提供了一种电池，包括上述任一技术方案所述的集流体，因而，具有该集流体的全部有益技术效果，在此，不再赘述；

所述集流体的方阻为0.01Ω/□-500Ω/□；

所述集流体的电流密度为0.1A/m²-21A/m²。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请提供的集流体包括：支撑基层，支撑基层由高分子化合物制成，支撑基层具有预期熔点；预期熔点高于支撑基层进行热压操作时的热压温度；导电层，支撑基层包括第一表面和第二表面，导电层设置于第一表面和/或第二表面；连接件，导电层通过连接件固定于支撑基层。

本申请实施例提供的集流体，有助于提高电池的能量密度，而且使用本集流体的极片不易出现褶皱，提高了极片、电池的安全性能，在将本集流体加工成电池的过程中便捷、高效，提高了加工效率，也降低了能耗和用料。

本申请提供的电池，包括上述所述的集流体，因而，使用本集流体的电池在加工、生产过程中出现褶皱的概率明显降低，显著提高了电池的安全性能，此外，通过降低了集流体生产过程中工艺的繁琐程度能耗材量，有助于提高电池的生产效率、降低生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的集流体的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的集流体的缠绕在基底上的示意图。

附图标记：

1-支撑基层，2-导电层，3-导通件，4-基底。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”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，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连通”、“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，或一体地连接；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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如在此所使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项中的任何一项和任何两项或更多项的任何组合。

为了易于描述，在这里可使用诸如“在……之上”、“上部”、“在……之下”和“下部”的空间关系术语，以描述如附图所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间关系术语意图除了包含在附图中所描绘的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。

在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数的形式也意图包括复数的形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在的所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。

由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，这里所描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。

这里所描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种各样的构造，但是如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的，其他构造是可能。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

下面参照图1和图2描述根据本申请的实施例所述的集流体及电池。

参见图1和图2所示，本申请的实施例提供了一种集流体，本集流体包括支撑基层1、导电层2和连接件，其中，导电层2通过连接件设置在支撑基层1的表面上，具体地，支撑基层1呈矩形的片状，或者支撑基层1具有一定的厚度而具有长方体结构，如图1所示，支撑基层1的上、下两个表面为支撑基层1面积较大的两个表面，分别为第一表面和第二表面，第一表面和第二表面至少一者设置有导电层2，而本申请实施例中，第一表面和第二表面均设置有导电层2。

进一步地，支撑基层1由高分子材料制成，具体地，支撑基层1由聚丙烯腈材料或聚对苯撑苯并二噁唑材料或者两者混合制成，使得支撑基层1具有较高的熔点，而且拉伸强度高不易变形，优选地，支撑基层1的厚度为1μm-8μm。定义支撑基层1的熔点为预期熔点，预期熔点由聚丙烯腈材料或聚对苯撑苯并二噁唑材料自身性质而定，预期熔点的值较高，至少高于现有的集流体中常用的由聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的支撑层的熔点，并且预期熔点高于在对支撑基层1进行热压操作时的热压温度，从而有效避免在进行热压操作时，作用在支撑基层1上的热压温度高于支撑基层1自身的预期温度，导致支撑基层1发生形变而使导电层2产生褶皱。

进一步地，导电层2具体为石墨烯片层或Mxene片层，Mxene是一类具有二维层状结构的金属碳化物和金属氮化物材料，具有良好的力学柔性、高的比表面积、稳定的化学性、高的导电性以及独特的光电性质，为可在现有技术中直接获取的材料。

优选地，导电层2的厚度为0.5μm-3μm，本申请实施例提供的集流体，整体厚度可以做到8微米或者小于8微米，集流体的电流密度为0.1A/m²-21A/m²，集流体的方阻为0.01Ω/□-500Ω/□，相较于现有的纯金属集流体的厚度为12微米，使用本集流体的电池的能量密度可以提升5％。其中，需要说明的是，本集流体的方阻R为0.01Ω/□≤R≤500Ω/□，由于集流体为箔材，难以测得导电率，导电率实际为推算数值，而方阻可以通过方阻仪直接测试出来，通过方阻可以推算电子传输的电导数据。

需要说明的是，导电层2的形状与第一表面的面积、第二表面的形状相同，并且导电层2的面积与第一表面的面积、第二表面的面积相等或近似相等，从而使得通过连接件能够使导电层2覆盖在支撑基层1的第一表面和第二表面。

进一步地，连接件为至少含有聚偏氟乙烯的粘接剂，使得导电层2通过胶粘的方式平铺在支撑基层1的第一表面和第二表面上并与第一表面和第二表面贴合。

需要说明的是，当使用本集流体的极片、电池在使用过程中，意外受到挤压、针刺和内部短路时会产生一定的热量，这些热量会使聚偏氟乙烯熔化，从而使得导电层2连接中断，发生短路后的短路电流在导电层2的微观层面不能继续传导，从而避免热量持续累积，进而提高使用本集流体的极片、电池的安全性能，于此同时，由于导通件3仍与支撑基层1的两侧面的导电层2处于连接状态，微观电流短路断路不影响使用本集流体的电池的正常使用。

进一步地，支撑基层1靠近其中一个端部的位置设置有至少一个导通孔，优选地，本申请实施例中，导通孔的数量为两个，两个导通孔间隔设置，导通孔贯穿支撑基层1，将第一表面和第二表面贯通，更进一步地，本集流体还包括导通件3，导通件3具有片状结构并穿设在导通孔内，导通件3穿设在导通孔内，并且导通件3与第一表面和第二表面上的导电层2接触，从而将支撑基层1两侧表面上的导电层2导通，并且导通件3具有一定长度而向外延伸后可作为极耳，不需要后续滚焊外接极耳，降低了极片加工工艺的复杂程度和物料成本。

优选地，导通件3由石墨烯或Mxene材料制成，更优选地，导通件3的选用材料与导电层2的制作选用材料相同。

进一步地，本申请提供的集流体还包括具有绝缘性质的基底4，优选地，基底4具有圆管结构，具有较轻的重量，支撑基层1和导电层2均具有柔性而且厚度很小，支撑基层1以及设置在支撑基层1上的导电层2逐层缠绕在基底4上，当基底4转动时可释放支撑基层1和导电层2，以便进行后续加工程序。

综上所述，本申请实施例提供的集流体，有助于提高电池的能量密度，而且使用本集流体的极片不易出现褶皱，提高了使用本集流体的极片、电池的安全性能，在将本集流体加工成电池的过程更便捷、高效，提高了加工效率，也降低了能耗和用料。

本申请的实施例还提供一种电池，包括上述任一实施例所述的集流体，因而，具有该集流体的全部有益技术效果，在此，不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种集流体，其特征在于，包括：

支撑基层，所述支撑基层由高分子化合物制成，所述支撑基层具有预期熔点；所述预期熔点高于所述支撑基层进行热压操作时的热压温度；

导电层，所述支撑基层包括第一表面和第二表面，所述导电层设置于所述第一表面和/或所述第二表面；

连接件，所述导电层通过所述连接件固定于所述支撑基层。

2.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述支撑基层具有片状结构，所述支撑基层的两侧表面分别为所述第一表面和所述第二表面；

所述第一表面和所述第二表面的形状相同均为矩形。

3.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述支撑基层由聚丙烯腈、聚对苯撑苯并二噁唑中的一者制成；

所述支撑基层的厚度为1μm-8μm。

4.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述导电层为石墨烯片层或Mxene片层；

所述导电层的厚度为0.5μm-3μm。

5.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述支撑基层设置有至少一个导通孔，所述导通孔贯穿所述第一表面和所述第二表面。

6.根据权利要求5所述的集流体，其特征在于，所述集流体还包括导通件，所述导通件用于穿设于所述导通孔，并且所述导通件与设置于第一表面和所述第二表面的导电层接触。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的集流体，其特征在于，所述集流体还包括基底，所述支撑基层和所述导电层均具有柔性，设置有所述导电层的支撑基层缠绕在所述基底上。

8.根据权利要求7所述的集流体，其特征在于，所述基底具有圆管结构或圆柱结构。

9.一种电池，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的集流体；

所述集流体的方阻为0.01Ω/□-500Ω/□；

所述集流体的电流密度为0.1A/m²-21A/m²。

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