CN219203197U - 一种集流体、电极极片及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，尤其是指一种集流体、电极极片及电池，其中集流体包括：树脂基材层，所述树脂基材层具有两个相对的表面；导电层，至少设于所述树脂基材层其中的一个表面上，所述导电层包括导电碳层和高导电线，所述导电碳层具有靠近树脂基材层的表面及远离基材层的表面，所述高导电线设于导电碳层中或至少设于导电碳层其中一个表面上。本实用新型的集流体采用质量轻且柔韧性好的树脂基材层作为基底，在基底上设置高导电线和导电碳层，该结构不仅导电性好，且相比单一的金属箔结构，该结构质量更小，更有利于提高电池的能量密度，降低电池成本。

Description

一种集流体、电极极片及电池

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，尤其是指一种集流体、电极极片及电池。

背景技术

集流体，是指用于汇集电流的结构或零件。在锂离子电池制造行业中，一般采用铝箔作为锂离子电池的正极集流体，采用铜箔作为锂离子电池的负极集流体，但是由于铜铝箔自身材料较重，使制得的锂电池集流体较重，影响电池的能量密度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种集流体，以解决现有集流体重量较大的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种集流体，其包括：

树脂基材层，所述树脂基材层具有两个相对的表面；

导电层，至少设于所述树脂基材层其中的一个表面上，所述导电层包括导电碳层和高导电线，所述导电碳层具有靠近树脂基材层的表面及远离基材层的表面，所述高导电线设于导电碳层中或至少设于导电碳层其中一个表面上。

其中，所述集流体还包括导电连接体，位于导电层侧边，所述导电连接体的一端与导电层连接；

极耳，所述极耳连接导电连接体的另一端。

其中，多条所述高导电线相互平行设置。

其中，多条所述高导电线交错设置形成高导电网。

其中，所述高导电线包括金属线、高分子导电纤维、导电胶带中的至少一种。

其中，所述导电碳层包括碳纳米管涂层、石墨烯涂层、炭黑涂层中的至少一种。

其中，所述树脂基材层的厚度为2-12微米。

其中，所述导电碳层的厚度为1-10微米。

其中，所述高导电线厚度为0.05-10微米。

本实用新型还提供了一种电极极片，所述电极极片包括上述的集流体。

本实用新型还提供了一种电池，所述电池包括上述的电极极片。

本实用新型的有益效果：本实用新型的集流体结构，通过采用树脂基材层，在树脂基材层上设置导电碳层和高导电线，导电碳层质量小，且导电性好，高导电线导电性能比导电碳层更好，高导电线的导电性能至少为导电碳层导电性能的100倍，且高导电线相比金属箔的质量更小，将导电碳层和高导电线结合组成导电层，并以机械强度优异的树脂基材层作为支撑基底组成集流体结构，该结构的集流体不仅导电性好，且相比单一的金属集流体，该结构质量更小，更有利于提高电池能量密度，降低电池的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1的示意图；

图2为本实用新型的实施例1的侧面剖视图；

图3为本实用新型实施例2的示意图；

图4为本实用新型实施例3的示意图；

图5为本实用新型实施例3的侧面剖视图；

图6为本实用新型实施例4的侧面剖视图。

附图标记说明：1、树脂基材层；2、高导电线；3、导电碳层；4、极耳；5、导电连接体。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本实用新型技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型，例如，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本实用新型的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图说明中，当元件被称为“固定于”或“安装于”或“设置于”或“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接位于该另一个元件上。例如，当一个元件被称为“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接连接到该另一个元件上。

此外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

需说明的是，为了方便描述，定义空间上相互垂直的三个坐标轴分别为X轴、Y轴和Z轴，其中X轴与Y轴为同一水平面相互垂直的两个坐标轴，Z轴为竖直方向的坐标轴；X轴、Y轴和Z轴位于空间相互垂直有三个平面分别为XY面、YZ面和XZ面，其中，XY面为水平面，XZ面和YZ面均为竖直面，且XZ面与YZ面垂直。

一种集流体，其包括树脂基材层和导电层，所述树脂基材层具有两个相对的表面。所述导电层至少设于所述树脂基材层其中的一个表面上，所述导电层包括导电碳层和高导电线，所述导电碳层具有靠近树脂基材层的表面及远离基材层的表面，所述高导电线设于导电碳层中或至少设于导电碳层其中一个表面上。

本实用新型的集流体结构，通过采用树脂基材层，在树脂基材层上设置导电碳层和高导电线，导电碳层质量小，且导电性好，高导电线导电性能比导电碳层更好，高导电线的导电性能至少为导电碳层导电性能的100倍，且高导电线相比金属箔的质量更小，将导电碳层和高导电线结合组成导电层，并以机械强度优异的树脂基材层作为支撑基底组成集流体结构，该结构的集流体不仅导电性好，且相比单一的金属集流体，该结构质量更小，更有利于提高电池能量密度，降低电池的成本。

在实施例中，导电层可以设置于树脂基材层其中一个表面上，也可设置于树脂基材层的两个相对表面上。

在实施例中，导电碳层具有靠近树脂基材层的表面及远离基材层的表面，高导电线可设置于导电碳层其中一个表面上，也可设置于导电碳层两个表面上，当高导电线设置于导电碳层其中一个表面上时，高导电线可设于树脂基材层和导电碳层之间，或者，高导电线可设于导电碳层远离树脂基材层的表面，即导电碳层设于树脂基材层和高导电线之间。

在实施例中，当高导电线设于导电碳层中时，导电碳层可以仅填充于高导电线之间的空隙处，形成多个单独的导电碳模块，导电碳层也可覆盖高导电线在树脂基材层表面形成相互接触且连续的碳层。

在实施例中，高导电线可以是规则的或不规则的线条。

优选的，在实施例中，多条高导电线相互平行设置，平行设置更加方便加工，降低成本。

更优选的，在实施例中，多条所述高导电线交错设置形成矩形的高导电网。交错设置的高导电网导电性能更好，且相比单一的金属层状集流体，本结构减少了金属用量，质量更轻，更有利于提高电池能量密度和降低电池成本。

具体的，高导电线包括金属线、高分子导电纤维、导电胶带中的至少一种，高导电线组成的导电网络的导电性能至少为导电碳层的导电性能的100倍。金属线可以但不限于为金属铜线、金属铝线、金属银线。高分子导电纤维为金属/树脂复合涂料(如导电银浆)制备形成的高分子导电纤维，其为市售产品。高导电线可通过刻蚀、打印、印刷、排布、粘结、热压等方式与树脂基材层结合。采用高导电线在树脂基材层表面形成导电网络，相比采用单一的金属箔，高导电线形成的导电结构所用的金属材料更少，质量更小，更有利于提高电池能量密度。

在实施例中，所述导电碳层是由含有粘结剂和导电炭成分的浆料涂覆或印刷于树脂基材层表面而形成的，具体的，所述导电碳层包括碳纳米管涂层、石墨烯涂层、炭黑涂层中的至少一种。上述种类的导电碳层质量轻，导电性好，化学性能稳定，有利于减少金属的用量，降低集流体的整体质量，提高电池能量密度。

其中，所述树脂基材层为聚丙烯层、聚乙烯层、聚酰亚胺层、聚四氟乙烯层中的至少一种，上述种类的树脂基材层质量轻，柔韧性好，机械强度高，便于将高导电线和导电碳层印刷至树脂基材层表面，加工时不易发生破裂，便于加工。

其中，所述树脂基材层的厚度为2-12微米，所述导电碳层的厚度为1-10微米，所述高导电线的厚度为0.05-10微米。选用上述厚度的树脂基材层，一方面可以使树脂基材层具有一定的强度和韧性，不易破裂，便于加工，另一方面，有利于降低集流体的整体重量，提高电池能量密度。本发明还通过设置导电碳层的厚度为1-10微米，有利于提高集流体的导电性，且由于导电碳层的重量相对金属的重量要轻，采用导电碳层代替部分金属材料制备集流体，可以有效降低集流体的整体重量，提高电池能量密度。具体的，在实施例中，所述树脂基材层的厚度可以但不限于为2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、11微米、12微米。导电碳层的厚度可以但不限于为1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米。高导电线的厚度可以但不限于为0.05微米、1微米、2微米、3微米、4微米、6微米、8微米、10微米。

在其它实施例中，所述树脂基材层的表面设置有凸起的颗粒，使树脂基材层表面具有一定的粗糙度，有利于提高金属导电网和导电碳层与树脂基材层之间的结合力，使设置于树脂基材层上的导电材料不易发生脱落。所述颗粒通过与树脂浆料混合均匀后，喷涂于树脂基材层上。

在其他实施例中，所述导电碳层的厚度大于金属导电网的厚度，使集流体的表面具有网状的凹槽结构，相比光滑的表面，其与电极材料具有更好的结合力，后续涂覆于集流体表面上的电极材料更不易发生脱落。

其中，所述集流体还包括导电连接体和极耳，所述导电连接体位于导电层侧边，所述导电连接体的一端与导电层连接。所述极耳连接导电连接体的另一端。

本实用新型还提供了一种电极极片，所述电极极片包括上述的集流体，其质量更轻，更有利于提高锂离子电池能量密度，降低电池成本。

本实用新型还提供了一种电池，所述电池包括上述的电极极片，本申请的电池具有高能量密度。

实施例1

如图1和2所示，本实用新型实施例1提供的一种集流体，包括树脂基材层1、导电层、导电连接体和极耳。所述树脂基材层1具有两个相对的表面，所述导电层设于树脂基材层1其中的一个表面上，所述导电层包括设于树脂基材层1表面的导电碳层3和设于导电碳层3中的多条高导电线2。

具体的，所述导电碳层3填充相邻高导电线2之间的空隙，形成多个单独的导电碳模块。

具体的，多条所述高导电线2交错设置形成高导电网，所述高导电网设于导电碳层3中。所述高导电线2为金属铜线。所述导电碳层3为碳纳米管涂层。所述树脂基材层1为聚丙烯层，所述树脂基材层1的厚度为4微米，所述导电碳层3的厚度为6微米，所述高导电线2厚度为5微米。

其中，导电连接体位于导电层侧边，所述导电连接体的一端与高导电线2连接。所述极耳连接导电连接体的另一端。

实施例2

如图3所示，实施例2提供一种集流体，如图3所示，实施例2提供一种集流体，实施例2与实施例1的区别在于，实施例2的多条高导电线2平行设置于树脂基材层1表面，实施例2的其他结构与实施例1相同，在此不做赘述。

实施例3

实施例3提供一种集流体，如图4和图5所示，包括树脂基材层1、导电层、导电连接体和极耳。所述树脂基材层1具有两个相对的表面，所述导电层设于所述树脂基材层1其中的一个表面上，所述导电层包括导电碳层3和高导电线2，所述导电碳层3具有靠近树脂基材层1的表面及远离基材层的表面，所述高导电线2设于导电碳层3靠近树脂基材层1的表面上，即高导电线2设于导电碳层3和树脂基材层1之间。

具体的，多条所述高导电线2交错设置形成高导电网，所述高导电网设于导电碳层3中。所述高导电线2为金属铜线。所述导电碳层3为碳纳米管涂层。所述树脂基材层1为聚丙烯层，所述树脂基材层1的厚度为4微米，所述导电碳层3的厚度为6微米，所述高导电线2厚度为5微米。

其中，导电连接体位于导电层侧边，所述导电连接体的一端与高导电线2连接。所述极耳连接导电连接体的另一端。

实施例4

实施例4提供一种集流体，如图6所示，实施例4与实施例3的区别在于，实施例4的高导电线2设于导电碳层3远离树脂基材层1的表面上，即导电碳层3设于高导电线2和树脂基材层1之间。实施例4的其他结构与实施例3的相同。

上述实施例为本实用新型较佳的实现方案，除此之外，本实用新型还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集流体，其特征在于，包括：

树脂基材层，所述树脂基材层具有两个相对的表面；

导电层，至少设于所述树脂基材层其中的一个表面上，所述导电层包括导电碳层和高导电线，所述导电碳层具有靠近树脂基材层的表面及远离树脂基材层的表面，所述高导电线设于导电碳层中或至少设于导电碳层其中一个表面上。

2.根据权利要求1所述的一种集流体，其特征在于，多条所述高导电线相互平行设置。

3.根据权利要求1所述的一种集流体，其特征在于，多条所述高导电线交错设置形成高导电网。

4.根据权利要求1所述的一种集流体，其特征在于，所述高导电线包括金属线、高分子导电纤维、导电胶带中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种集流体，其特征在于，所述导电碳层包括碳纳米管涂层、石墨烯涂层、炭黑涂层中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种集流体，其特征在于，所述树脂基材层的厚度为2-12微米。

7.根据权利要求1所述的一种集流体，其特征在于，所述导电碳层的厚度为1-10微米。

8.根据权利要求1所述的一种集流体，其特征在于，所述高导电线厚度为0.05-10微米。

9.一种电极极片，其特征在于，所述电极极片包括权利要求1-8任意一项所述的集流体。

10.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求9所述的电极极片。

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