CN218182252U - 一种三明治结构的负极集流体 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三明治结构的负极集流体，属于锂电池技术领域，负极集流体包括夹心层和位于夹心层外侧的铜层，以及位于铜层外侧的加强层，夹心层为有机层，在有机层上开设有交替分布的曲线孔和直线孔，铜层的一部分嵌入至有机层内，铜层上设有锯齿状凹槽，铜层与加强层之间呈锯齿状贴合。本实用新型的负极集流体在轴向和径向上均具有导电性能，同时层间结合强度大，可大大降低使用过程中层间剥离的可能性，提高了负极集流体的使用性能。

Description

一种三明治结构的负极集流体

技术领域

本实用新型属于锂电池技术领域，具体涉及一种三明治结构的负极集流体。

背景技术

锂电池生产中，常规的技术是以铝箔作为正极集流体，铜箔作为负极集流体，以铜箔作为负极集流体时，导电性能好，且铜箔质软，易于加工；而铜价格高，因此生产成本高。同时，由于铜箔生产加工技术的缺陷，目前在售的铜箔存在单面毛、双面毛及双面粗化等不同品种，因此铜箔的两面结构不同，这种结构的不对称就会导致铜箔与负极活性材料之间的接触电阻不对称，从而影响电流的释放。

采用复合结构的集流体能够解决铜箔的上述性能缺陷，但是现有技术中复合结构的负极集流体存在层间结合力低的缺陷，因此使用性能差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种三明治结构的负极集流体，以解决上述背景技术中提到的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型公开了一种三明治结构的负极集流体，包括夹心层和位于夹心层外侧的铜层，在铜层的外侧设有加强层。具体的，铜层采用真空蒸镀工艺蒸镀至夹心层的外侧，加强层采用真空蒸镀工艺蒸镀至铜层的外侧。加强层的材料为镍、铬、镍基合金或铜基合金等。

有机层作为支撑层，首先在有机层上真空蒸镀铜层，铜层起到导电作用，在铜层外真空蒸镀加强层，可对铜层进行保护，防止铜层被化学腐蚀或遭受机械损害。

所述夹心层为有机层，在所述有机层上开设有通孔，所述铜层包括第一铜层和第二铜层，所述第一铜层的一部分嵌入至有机层上设置的通孔内，第一铜层的其余部分位于有机层的外侧；在所述第一铜层上远离有机层的表面上设有第一锯齿状凹槽，所述第二铜层位于第一铜层上远离有机层的表面上，且所述第二铜层与所述第一铜层之间呈锯齿状贴合；所述加强层位于第二铜层上远离第一铜层的表面上。

进一步的，在所述第二铜层上远离第一铜层的表面上开设有第二锯齿状凹槽，所述加强层与第二铜层之间呈锯齿状贴合。

进一步的，所述有机层包括三层结构，分别为位于中心的PET层和位于PET层上下两个表面的第一LLDPE层和第二LLDPE层；所述PET层的厚度大于第一LLDPE层的厚度，同时PET层的厚度也大于第二LLDPE层的厚度；第一LLDPE层和第二LLDPE层的厚度可相等，也可不相等。

PET层机械强度高，赋予有机层优异的力学性能，第一LLDPE层和第二LLDPE层密度小，能够降低负极集流体的重量，使负极集流体更加轻量化，LLDPE相对于PET具有较高的粘性，与PET层和铜层之间的结合强度高，可提高层间粘结力。

进一步的，所述有机层上开设的通孔包括交替分布的曲线孔和直线孔。为了使集流体的整体性能更均匀，可将曲线孔和直线孔均匀设置在有机层上。

本实用新型中，三层结构的有机层可通过多层熔融共挤工艺制得，采用机械加工、激光刻蚀或化学刻蚀的方法在有机层上加工出通孔。

有机层内设置的曲线孔，可使有机层与第一铜层之间的接触面积更大，提高第一铜层与有机层之间的结合强度，而在真空蒸镀过程中，铜原子进入曲线孔内的移动路径长，因此可能导致曲线孔内蒸镀的第一铜层的量较直线孔内的少，在直线孔内，第一铜层能够进行更好地蒸镀，直线孔和曲线孔搭配设置的结构可使第一铜层与有机层之间更好地结合。

在有机层上开设通孔，可使位于有机层两侧的第一铜层互相连通，因此负极集流体在径向和轴向上均具有导电性能，而曲线孔和直线孔交替分布的结构可提高有机层和第一铜层之间的层间结合强度，提高负极集流体的使用性能。

进一步的，所述有机层的厚度大于铜层的厚度，所述铜层的厚度大于加强层的厚度。

进一步的，所述有机层的厚度为2-25μm。

进一步的，所述铜层的厚度为15-1500nm。其中第一铜层和第二铜层的厚度可相等，也可不相等。

进一步的，所述加强层的厚度为8-180nm。其中，位于铜层两侧的两个加强层的厚度可相等，也可不相等。

与现有技术相比，本实用新型的三明治结构的负极集流体具有以下优点：

(1)本实用新型的三明治结构的负极集流体包括有机层形成的夹心层，和依次位于夹心层外的铜层和加强层，在有机层上开设有通孔，铜层的一部分嵌入至通孔内，使负极集流体在轴向和径向上均具有导电性能，因此导电性能良好。

(2)本实用新型的三明治结构的负极集流体在有机层上设有交替分布的曲线孔和直线孔，可使有机层与铜层之间的层间结合强度增大，提高负极集流体的使用性能。

(3)本实用新型的三明治结构的负极集流体中，铜层包括第一铜层和第二铜层，第一铜层与第二铜层之间，以及第二铜层与加强层之间均呈锯齿状贴合，层间接触面积大，可防止使用过程中层间剥离，提高负极集流体的使用性能。

(4)本实用新型的三明治结构的负极集流体中，有机层为三层结构，分别为位于中心的PET层和位于PET层上下两个表面的第一LLDPE层和第二LLDPE层，不仅能够进一步降低负极集流体的重量，还可以提高层间粘结力。

(5)本实用新型的三明治结构的负极集流体结构简单，易于实现。

附图说明

图1：实施例1中三明治结构的负极集流体的结构示意图。

图2：图1中区域A的局部放大图。

图3：有机层表面的结构示意图。

其中，1、PET层；2、第一LLDPE层；3、第二LLDPE层；4、直线孔；5、曲线孔；6、第一铜层；7、第二铜层；8、加强层；9、第一锯齿状凹槽；10、第二锯齿状凹槽。

具体实施方式

下面通过具体实施例和对比例进行详细阐述，说明本实用新型的技术方案。

实施例1

一种三明治结构的负极集流体，夹心层结构为有机层，位于夹心层外侧依次为铜层和加强层8，

有机层为支撑层，有机层包括三层结构，分别为位于中心的PET层1，和位于PET层1上下两个表面的第一LLDPE层2和第二LLDPE层3，其中：PET层1的厚度为6μm，第一LLDPE层2和第二LLDPE层3的厚度相等，均为2μm。

在有机层上均匀开设有多个通孔，通孔包括均匀交错分布的直线孔4和曲线孔5。

在有机层的外侧设有铜层，铜层包括依次分布的第一铜层6和第二铜层7，第一铜层6和第二铜层7的厚度相等，均为200nm。第一铜层6和第二铜层7均采用真空蒸镀工艺蒸镀成膜。

真空蒸镀过程中，第一铜层6的一部分嵌入至有机层上的直线孔4和曲线孔5内，第一铜层6的其余部分位于有机层的外侧。

在第一铜层6上远离有机层的表面上设有第一锯齿状凹槽9，第二铜层7位于第一铜层6上远离有机层的表面上，第二铜层7与第一铜层6之间呈锯齿状贴合。

第二铜层7在真空蒸镀时，在与加强层8相接触的表面上设有第二锯齿状凹槽10，加强层8采用真空蒸镀工艺蒸镀至第二铜层7的表面，加强层8与第二铜层7之间呈锯齿状贴合。加强层8为三价铬层，加强层8的厚度为15nm。

该实施例1中的负极集流体在制备时，首先通过多层熔融共挤工艺制备有机层，然后采用化学刻蚀的方法在有机层上形成均匀交替分布的直线孔4和曲线孔5，然后在有机层上真空蒸镀第一铜层6，随后依次蒸镀第二铜层7和加强层8，即可。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用于限制实用新型，凡在本实用新型的设计构思之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种三明治结构的负极集流体，其特征在于：包括夹心层和位于夹心层外侧的铜层，在所述铜层外侧设有加强层；所述夹心层为有机层，在所述有机层上开设有通孔；所述铜层包括第一铜层和第二铜层，所述第一铜层的一部分嵌入至有机层上设置的通孔内，第一铜层的其余部分位于有机层的外侧；在所述第一铜层上远离有机层的表面上设有第一锯齿状凹槽，所述第二铜层位于第一铜层上远离有机层的表面上，且所述第二铜层与所述第一铜层之间呈锯齿状贴合；所述加强层位于第二铜层上远离第一铜层的表面上。

2.如权利要求1所述的三明治结构的负极集流体，其特征在于：在所述第二铜层上远离第一铜层的表面上开设有第二锯齿状凹槽，所述加强层与第二铜层之间呈锯齿状贴合。

3.如权利要求1所述的三明治结构的负极集流体，其特征在于：所述有机层包括三层结构，分别为位于中心的PET层和位于PET层上下两个表面的第一LLDPE层和第二LLDPE层；所述PET层的厚度大于第一LLDPE层的厚度，同时PET层的厚度也大于第二LLDPE层的厚度。

4.如权利要求1所述的三明治结构的负极集流体，其特征在于：所述有机层上开设的通孔包括交替分布的曲线孔和直线孔。

5.如权利要求1所述的三明治结构的负极集流体，其特征在于：所述有机层的厚度大于铜层的厚度，所述铜层的厚度大于加强层的厚度。

6.如权利要求5所述的三明治结构的负极集流体，其特征在于：所述有机层的厚度为2-25μm。

7.如权利要求5所述的三明治结构的负极集流体，其特征在于：所述铜层的厚度为15-1500nm。

8.如权利要求5所述的三明治结构的负极集流体，其特征在于：所述加强层的厚度为8-180nm。

Images