CN218299874U - 一种组合膜、复合负极带及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于金属负极制备技术领域，公开了一种组合膜、复合负极带及电池。离型膜被配置为设置在金属负极带的一侧，电池隔膜被配置为设置在金属负极带背离离型膜的一侧，离型膜的边缘超出或平齐于金属负极带的边缘；电池隔膜的边缘超出或平齐于金属负极带的边缘。电池隔膜的粘附力大于离型膜的粘附力。对层叠的电池隔膜、金属负极带和离型膜辊压后，再将离型膜剥离便可形成复合负极带。本实用新型提供的组合膜通过电池隔膜对金属负极带的保护、粘附及支撑，解决了辊压后的金属负极带由于结构柔软且强度低而造成的无法生产的技术困境。

Description

一种组合膜、复合负极带及电池

技术领域

本实用新型涉及金属负极制备技术领域，尤其涉及一种组合膜、复合负极带及电池。

背景技术

金属负极带可作为锂电池的负极，更薄的锂带能使电池达到更高的功率密度。

现生产厚度50um以下锂带时，一般采用对辊辊压方式生产，锂带两侧有PET膜一起放入对辊机中辊压将锂带压薄，辊压完成后需将锂带从PET膜上剥离下来，再收卷包装，制作电池时再将卷状锂带取出使用。

然而，当锂带厚度较薄时，例如1～20um时，锂带强度很低无法完整的从PET膜上剥离下来，锂带会出现断裂变形的问题，造成超薄锂带无法生产，因此，需要用超薄锂带作负极的电池也就无法生产。

因此，亟需一种组合膜、复合负极带及电池，已解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种组合膜，便于制备出超薄的金属负极带，进而便于制成包含该金属负极带的电池。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种组合膜，包括：

离型膜，被配置为设置在金属负极带的一侧，所述离型膜的边缘超出或平齐于所述金属负极带的边缘；

电池隔膜，被配置为设置在所述金属负极带背离所述离型膜的一侧，所述电池隔膜的边缘超出或平齐于所述金属负极带的边缘，所述电池隔膜与所述金属负极带的粘附力大于所述离型膜与所述金属负极带的粘附力。

作为上述组合膜的一种优选技术方案，所述电池隔膜的边缘超出所述金属负极带的边缘的距离不大于4mm。

作为上述组合膜的一种优选技术方案，所述离型膜为PET膜。

作为上述组合膜的一种优选技术方案，所述电池隔膜为PP膜、PE膜或PP和PE的复合膜。

作为上述组合膜的一种优选技术方案，所述电池隔膜的厚度为5-40um。

作为上述组合膜的一种优选技术方案，所述金属负极带为锂带、钠带或钾带。

作为上述组合膜的一种优选技术方案，所述锂带为合金锂带。

本实用新型的另一个目的在于提供一种复合负极带，能够实现超薄负极带的制备，进而便于制成包含该复合负极带的电池。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种复合负极带，使用上述任一项所述的组合膜进行制备，所述复合负极带包括所述金属负极带和所述电池隔膜，所述电池隔膜与所述金属负极带层叠且粘连，所述电池隔膜的边缘超出或平齐于所述金属负极带的边缘。

本实用新型的又一个目的在于提供一种电池，使用上述的复合负极带，制造方便。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种电池，包括上述的复合负极带。

作为上述电池的一种优选技术方案，电池还包括集流箔，所述集流箔的一端连接于所述金属负极带背离所述电池隔膜的一侧，另一端延伸并超出所述电池隔膜的边缘。

本实用新型的有益效果：

将离型膜、金属负极带和电池隔膜依次层叠并辊压，电池隔膜和离型膜能够为金属负极带提供支撑，使金属负极带在辊压过程中与辊子之间的位置保持相对稳定，同时，还能够保护金属负极带，避免金属负极带受压粘附在辊子上；离型膜与金属负极带之间的粘附力小于电池隔膜与金属负极带之间的粘附力；辊压后，利用电池隔膜为辊压后变薄的金属负极带提供支撑，便于缓慢撕除离型膜，极大减小了对超薄的金属负极带的结构破坏；撕除离型膜形成的隔膜锂带复合结构无需剥离隔膜，以保持超薄锂带的结构完整无损，且可直接用于电芯制造，节省了电芯的制备工序，提高了制备效率。本实用新型提供的组合膜通过电池隔膜对金属负极带的保护、粘附及支撑，解决了辊压后的金属负极带由于结构柔软且强度低而造成的无法生产的技术困境。

附图说明

图1是现有技术中制备负极带的示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种组合膜(制备超薄负极带时)示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种复合负极带的主视图；

图4是本实用新型实施例提供的一种复合负极带的侧视图。

图中：

100、辊子；

1、离型膜；

2、电池隔膜；

3、金属负极带；

4、复合负极带；41、超薄负极带；42、过辊后隔膜；

5、第二离型膜；

6、过辊后负极带。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、“左”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在现有技术中，如图1所示，金属负极带3的两侧包覆有离型膜1和第二离型膜5，上述三者经过辊压后，会粘附在一起。在剥离离型膜1和第二离型膜5时，将离型膜1和第二离型膜5两者中的一者与过辊后负极带6剥离后，另一者和过辊后负极带6的剥离的可靠性便会显著地受过辊后负极带6的抗拉强度影响。示例性地，以金属负极带3为锂带进行说明，将第二离型膜5从过辊后负极带6的一侧剥离后，当过辊后负极带6的厚度较大时(大于100um)，过辊后负极带6的抗拉强度大于离型膜1和过辊后负极带6之间的粘附力，过辊后负极带6和离型膜1的分离，不会拉伤甚至拉断过辊后负极带6；当过辊后负极带6的厚度较小(小于50um)时，过辊后负极带6的抗拉强度小于离型膜1和过辊后负极带6之间的粘附力，分离过辊后负极带6和离型膜1时，会首先拉伤甚至拉断过辊后负极带6，无法完整且稳定地分离。具体地，下表1中列出了厚度不同但宽度均为100mm的锂带自身的抗拉强度，同时还列出了100mm宽的锂带与同宽度的离型膜1之间的剥离力，显然，当锂带厚度降低至30um时，其抗拉强度为1.5N，低于其与离型膜1之间的剥离力1.6N，在分离锂带与离型膜1时，锂带会发生断裂。

表1：

本实施例提供一种组合膜，能够方便地制备厚度在50um以下的超薄负极带41，具体地，如图2所示，该组合膜包括离型膜1和电池隔膜2。

在制备超薄负极带41时，金属负极带3为原料，离型膜1被配置为设置在金属负极带3的一侧，电池隔膜2被配置为设置在金属负极带3背离离型膜1的一侧，离型膜1的边缘超出或平齐于金属负极带3的边缘；电池隔膜2的边缘超出或平齐于金属负极带3的边缘。也就是说，离型膜1和电池隔膜2设置在金属负极带3的两侧，且均完全覆盖金属负极带3，在层叠的离型膜1、金属负极带3和电池隔膜2经受辊压时，离型膜1和电池隔膜2对金属负极带3的两侧提供支撑和保护，从而使金属负极带3在辊压过程中与辊子100之间的位置保持相对稳定，同时，避免辊压形成的超薄负极带41粘附在辊子100上。

辊压后，金属负极带3受压成为超薄负极带41，受辊压过程中的机械咬合、表面吸附及化学键作用，超薄负极带41和离型膜1相粘连，电池隔膜2和超薄负极带41相粘连。电池隔膜2与超薄负极带41的粘附力大于离型膜1与超薄负极带41的粘附力，因此，在撕除离型膜1的过程中，超薄负极带41会牢固地粘连在电池隔膜2上，电池隔膜2为超薄负极带41提供了支撑，极大减小了对超薄负极带41的结构破坏。本实施例中的电池隔膜2与超薄负极带41之间的粘附力在0.4～20N/25mm的范围内，离型膜1与超薄负极带41之间的粘附力在0.01～0.4N/25mm的范围内，便于超薄负极带41的制备。例如，厚度为12um且宽度为100mm的电池隔膜2与超薄负极带41的粘附力为144N，显著大于表1中提供的锂带与离型膜1之间的剥离力1.6N，在撕除离型膜1时，电池隔膜2能够很好地吸附超薄负极带41，避免超薄负极带41发生断裂。

如图3-图4所示，撕除离型膜1形成的复合负极带4(即过辊后隔膜42和超薄负极带41的复合结构)，无需剥离过辊后隔膜42，以始终保持超薄负极带41的结构完整无损，将该复合负极带4与正极极片结合，直接用于制造成品电池，节省了电池的制备工序，提高了制备效率。本实施例提供的组合膜通过电池隔膜2对辊压前的金属负极带3(辊压后的超薄负极带41)的保护、粘附及支撑，解决了辊压后的超薄负极带41由于结构柔软且强度低而造成的无法生产的技术困境，且节约了电池制造工序，提高了生产效率。

辊压过程中，电池隔膜2超出金属负极带3的边缘的距离越大，金属负极带3越不易露出电池隔膜2并与辊子100直接接触，金属负极带3粘接于辊子100上的可能性越小；电池隔膜2超出金属负极带3的边缘的距离越小，金属负极带3则容易超出电池隔膜2与辊子100粘接，导致生产报废。本实施例中，电池隔膜2的边缘超出金属负极带3的边缘的距离不大于4mm，能够满足生产良率。而且，使剥离离型膜1后获得的复合负极带4上，过辊后隔膜42超过超薄负极带41的距离满足电池结构的工艺要求，无需再加工，以便于用复合负极带4直接制备电池，电池隔膜2超出金属负极带3，能够避免电池的正极与负极短路，为进一步提高复合负极带4所制备的电池的能量密度，节省设计空间，过辊后隔膜42的边缘超出超薄负极带41的边缘的距离可以为1-2mm。

本实施例中，离型膜1优选为PET膜，其抗拉压强度大，不易破损，能够很好地保护超薄负极带41。PET膜具体的制备及成分为现有技术，此处不再赘述。

本实施例所提及的金属负极带3可以为锂带、钠带或钾带等，使用上述的组合膜能够便于制备超薄的锂带、钠带和钾带等，从而提升电池的功率性能。如，制备厚度为10um、20um或40um的锂带、钠带和钾带。可选地，锂带为合金锂带，具体地，合金锂带包括多层交替层叠的集流层和锂层，其制成的电池的循环寿命长，体积膨胀小。

可选地，上文所提及的电池隔膜2可以为PP膜、PE膜或PP和PE的复合膜。也就是说，电池隔膜2采用现有技术中常见的成品隔膜，既能够保护超薄负极带41，又能够与超薄负极带41形成复合负极带4，直接用来制造电池。电池隔膜2的厚度小有利于提升电池的能量密度，但制造难度高，还增加了正负极短路的风险。在本实施例中，电池隔膜2的厚度为5-40um，均能够用于制备并保护超薄负极带41，形成复合负极带4。在本实施例中，电池隔膜2的厚度优选为5um、8um和10um中的一种。

本实施例提供的复合负极带4，使用上述的组合膜进行制备，复合负极带4包括金属负极带3和电池隔膜2，电池隔膜2与金属负极带3层叠且粘连，电池隔膜2的边缘超出或平齐于金属负极带3的边缘。复合负极带4为辊压后的制品，其上的电池隔膜2即为上文的过辊后隔膜42。

该复合负极带4的制备过程具体为：使电池隔膜2和离型膜1层叠于金属负极带3的两侧，并完全包覆金属负极带3，形成待辊压的夹层带；夹层带接入辊压机的一对辊子100之间，随着辊压机的持续辊压，放卷机构对金属负极卷、电池隔膜2卷和离型膜1卷进行同步放卷，辊子100的下游便持续地输出由夹层带压合形成的夹层结构，此时，夹层带中的金属负极带3成为夹层结构中的超薄负极带41。最后，剥离机上的两组收卷机构分别对离型膜1和复合负极带4进行收卷，实现两者的剥离。

在本实施例中，辊压机的辊子100的辊压力可在0.5吨至10吨的范围内调节，增大辊压力能够制备出厚度更小的超薄负极带41，如20um的锂带，且不会损坏夹层带。夹层带在辊子100之间的过辊速度越快，制备相同厚度的超薄负极带41所需的辊压力越大，而辊压力超过上限(10吨)则会压坏夹层带，在本实施例中，过辊速度介于0.5米每分钟至10米每分钟之间。为保持剥离过程与辊压过程的同步，提高生产效率，在本实施例中，剥离机对离型膜1和复合负极带4的收卷速度均与过辊速度相同。

本实施例还提供一种电池，包括上述的复合负极带4。使用上述的复合负极带4制备电池，节省了电池的制备工序，提高了生产效率，在电池性能上，使电池的功率密度得以大大提高。

复合负极带4可用于制备卷绕电池或叠片电池。在制备叠片电池时，电池还包括集流箔，集流箔的一端连接于金属负极带3背离电池隔膜2的一侧，另一端延伸并超出电池隔膜2的边缘。电池包括多个集流箔，各集流箔与多个复合负极带4一一对应，将伸出的集流箔连接为整体，便形成了电池的负极极耳。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种组合膜，其特征在于，包括：

离型膜(1)，被配置为设置在金属负极带(3)的一侧，所述离型膜(1)的边缘超出或平齐于所述金属负极带(3)的边缘；

电池隔膜(2)，被配置为设置在所述金属负极带(3)背离所述离型膜(1)的一侧，所述电池隔膜(2)的边缘超出或平齐于所述金属负极带(3)的边缘，所述电池隔膜(2)与所述金属负极带(3)的粘附力大于所述离型膜(1)与所述金属负极带(3)的粘附力。

2.根据权利要求1所述的组合膜，其特征在于，所述电池隔膜(2)的边缘超出所述金属负极带(3)的边缘的距离不大于4mm。

3.根据权利要求1所述的组合膜，其特征在于，所述离型膜(1)为PET膜。

4.根据权利要求1所述的组合膜，其特征在于，所述电池隔膜(2)为PP膜、PE膜或PP和PE的复合膜。

5.根据权利要求1所述的组合膜，其特征在于，所述电池隔膜(2)的厚度为5-40um。

6.根据权利要求1所述的组合膜，其特征在于，所述金属负极带(3)为锂带、钠带或钾带。

7.根据权利要求6所述的组合膜，其特征在于，所述锂带为合金锂带。

8.一种复合负极带，其特征在于，使用如权利要求1-7任一项所述的组合膜进行制备，所述复合负极带包括所述金属负极带(3)和所述电池隔膜(2)，所述电池隔膜(2)与所述金属负极带(3)层叠且粘连，所述电池隔膜(2)的边缘超出或平齐于所述金属负极带(3)的边缘。

9.一种电池，其特征在于，包括如权利要求8所述的复合负极带。

10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于，还包括集流箔，所述集流箔的一端连接于所述金属负极带(3)背离所述电池隔膜(2)的一侧，另一端延伸并超出所述电池隔膜(2)的边缘。

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