CN220774417U - 一种新型复合薄膜集流体以及电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种新型复合薄膜集流体以及电池，涉及锂电技术领域，包括ABF基材层和两层铜金属镀层，该两层铜金属镀层分别镀于ABF基材层的上表面和下表面，通过将ABF基材作为基底，实现更强的机械强度，使得制备工序中的张力、压力等窗口会更大，提升了加工性能，可采用更高的压力实现更大压实密度，提高能量密度。
Description
技术领域
本实用新型涉及锂电技术领域，更具体的说，本实用新型涉及一种新型复合薄膜集流体以及电池。
背景技术
传统锂离子电池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，导电性能好。
随着锂电技术的发展，锂离子电池的高能量密度、轻量化和柔性化成为人们的追求。减薄铜箔，可实现锂离子电池的轻量化，提高能量密度。但由于制备技术的局限，铜箔变薄之后，机械强度降低，致使加工性能降低。
因此需要一种新的使作为负极集流体的铜箔‘变薄’的方案。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种新型复合薄膜集流体以及电池。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型复合薄膜集流体，其改进之处在于：包括ABF基材层和两层铜金属镀层，该两层铜金属镀层分别镀于ABF基材层的上表面和下表面。
在上述结构中，所述的ABF基材层包括两层ABF基材层，两层ABF基材层之间还包括一层非ABF基材层，两层ABF基材层分别镀于非ABF基材层的上表面和下表面；
所述的两层铜金属镀层分别镀于两层ABF基材层的相对于非ABF基材层的另一表面。
在上述结构中，还包括两层粘结力增强层，该两层粘结力增强层分别镀于铜金属镀层与ABF基材层之间。
在上述结构中，所述的粘结力增强层为金属镀膜层或非金属镀膜层，
当为金属镀膜层时，所述金属为Ni或铬；
当为非金属镀膜层时，所述非金属为石墨烯、SiC、Si3N4或Al2O3。
在上述结构中，所述的粘结力增强层的厚度为10-100nm。
在上述结构中，还包括两层防氧化层，该两层防氧化层分别镀于两层铜金属镀层的相对于ABF基材层的另一表面。
在上述结构中，所述的防氧化层为致密的金属层或非金属层，
当为金属层时，所述金属为Ni、铬、镍合金或铬合金；
当为非金属层时，所述非金属为石墨烯、Al2O3、Si3N4或SiC。
在上述结构中，所述的防氧化层的厚度为10-100nm。
在上述结构中，所述的ABF基材层的厚度为0.5-8μm。
在上述结构中，所述的ABF基材层的厚度为0.5-1μm。
在上述结构中，所述的铜金属镀层的厚度为100-1000nm。
在上述结构中，所述的非ABF基材层中的非ABF基材为聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、玻纤、棉、麻、OPP、PI、PET、CPP或PVC中的至少一种。
本实用新型还提供了一种电池，包括所述的新型复合薄膜集流体。
本实用新型的有益效果是：通过将ABF基材作为基底，实现更强的机械强度，使得制备工序中的张力、压力等窗口会更大，提升了加工性能，可采用更高的压力实现更大压实密度，提高能量密度；并且，ABF表面可以接受激光加工和直接镀铜，从而使本实用新型的新型复合薄膜集流体可以实现“一步法”加工制备。
附图说明
附图1为本实用新型的一种新型复合薄膜集流体的实施例之一的结构示意图。附图2为本实用新型的一种新型复合薄膜集流体的实施例之二的结构示意图。附图3为本实用新型的一种新型复合薄膜集流体的实施例之三的结构示意图。附图4为本实用新型的一种新型复合薄膜集流体的实施例之四的结构示意图。其中，1、ABF基材层；2、铜金属镀层；3、粘结力增强层；4、防氧化层；5、非ABF基材层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本实用新型创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
本实用新型提供了一种新型复合薄膜集流体，其具有多层结构，作为实施例之一，参照图1所示，包括ABF基材层1和两层铜金属镀层2，该两层铜金属镀层2分别镀于ABF基材层1的上表面和下表面。通过将ABF基材作为基底，实现更强的机械强度，使得制备工序中的张力、压力等窗口会更大，提升了加工性能，可采用更高的压力实现更大压实密度，提高过程制造能力。ABF即Aj inomoto增强膜，是一种高度耐用和刚性的薄膜，能抵抗温度变化时的膨胀和收缩，并且，ABF表面可以接受激光加工和直接镀铜，从而使本实用新型的复合集流体可以实现“一步法”加工制备；而行业内常规的集流体工艺为二步法或三步法。进一步的，所述的ABF基材层的厚度为0.5-8μm；优选的，所述的ABF基材层的厚度为0.5-1μm，具体ABF基材层的厚度为0.5μm或0.55μm或0.6μm或1μm或2μm或4μm或5μm或8μm，或者为0.5-8μm之间的任意值。所述的铜金属镀层的厚度为100-1000nm。
进一步的，作为实施例之二，参照图2所示，在实施例之一的结构的基础上，本实用新型的新型复合薄膜集流体与实施例之一的不同之处在于，还包括两层粘结力增强层3，该两层粘结力增强层3分别镀于铜金属镀层2与ABF基材层1之间。所述的粘结力增强层3可以为金属镀膜层或非金属镀膜层，当为金属镀膜层时，所述金属可以为Ni或铬；当为非金属镀膜层时，所述非金属可以为石墨烯、SiC、Si3N4或Al2O3。进一步的，所述的粘结力增强层3的厚度可以为10-100nm。粘结力增强层3可增强铜金属镀层2与ABF基材层1之间的结合力，减少铜金属镀层2的脱落，可有效避免铜金属镀层2脱落导致集流体的性能丧失。
进一步的，作为实施例之三，参照图3所示，在实施例之一的结构的基础上，本实用新型的新型复合薄膜集流体与实施例之一的不同之处在于，还包括两层防氧化层4，该两层防氧化层4分别镀于两层铜金属镀层2的相对于ABF基材层1的另一表面。所述的防氧化层4为致密的金属层或非金属层，当为金属层时，所述金属为Ni、铬、镍合金或铬合金；进一步的，所述镍合金为NiCu合金、NiCr合金或NiV合金，以质量百分比计，当为NiCu合金时，由60％-80％的Ni和20％-40％的Cu组成；优选由60％的Ni和40％的Cu组成，或者由70％的Ni和30％的Cu组成，或者由80％的Ni和20％的Cu组成；当为NiCr合金时，由10％-30％的Ni和70％-90％的Cr组成；优选由10％的Ni和90％的Cr组成，或者由20％的Ni和80％的Cr组成，由30％的Ni和70％的Cr组成；当为NiV合金时，由80％-95％的Ni和5％-20％的V组成，优选由91％的Ni和9％的V组成，由93％的Ni和7％的V组成，由95％的Ni和5％的V组成，由于锂电池在使用过程中，电解液发生化学反应会生成HF，当防氧化层4的金属层的金属为镍合金时，其效果在于随着储存时间的推移，锂电池的重量损失基本为0；当为非金属层时，所述非金属为石墨烯、Al2O3、Si3N4或SiC。所述的防氧化层4的厚度为10-100nm，进一步的，防氧化层4的优选厚度为10-50nm，具体的，防氧化层的厚度可为10-100nm之间的任意值。防氧化层4可防止铜金属镀层2脱落而影响集流体的性能，同时还能达到防止铜金属镀层2被氧化的目的。
参照图4所示，作为实施例之四，与实施例之一的区别在于，所述的ABF基材层可以为两层ABF基材层1，两层ABF基材层1之间还包括一层非ABF基材层5，两层ABF基材层1分别镀于非ABF基材层5的上表面和下表面；所述的两层铜金属镀层2分别镀于两层ABF基材层1的相对于非ABF基材层5的另一表面。进一步的，所述的非ABF基材层5中的非ABF基材为聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、玻纤、棉、麻、OPP、PI、PET、CPP或PVC中的至少一种。
本实用新型还提供了一种电池，该电池包括所述的新型复合薄膜集流体。
本实用新型的新型复合薄膜集流体，可以增大复合集流体的强度和适度提高集流体的电阻，增大集流体被刺穿点的电阻，减少短路时的电流，降低短路时产生的热量，从而减少集流体被刺穿所产生的危险，通过减少集流体的厚度，增加了锂电池的能量密度；并且减少了复合集流体在锂电池内部的重量，间接提高锂电池的能量密度，还可以减小集流体表面的方阻，从而减少锂电池燃烧的风险。
常规的镀铜膜集流体的铜膜为常规的纯铜箔，厚度通常为1mm左右，本实用新型的集流体为ABF基材层镀铜的结构，镀铜层厚度可以控制为1μm及以下，而基材层0.5-8μm，但基材层的密度不足1g/cm3，而铜的密度8.960g/cm3，使得集流体质量大大降低，通过基材层实现减重，其中镀铜膜集流体可实现减重50％，厚度降低30％，显著提高电池能量密度。此外这种三明治结构的集流体被刺破时，其中的基材层本身绝缘，又因材料特点会外翻，将缺口的镀铜压下，避免发生短路情况，这也是本实用新型的复合薄膜集流体的有益效果。
本实用新型的一种新型复合薄膜集流体以及电池，通过将ABF基材作为基底，实现更强的机械强度，使得制备工序中的张力、压力等窗口会更大，提升了加工性能，可采用更高的压力实现更大压实密度，提高能量密度；并且，ABF表面可以接受激光加工和直接镀铜，从而使本实用新型的新型复合薄膜集流体可以实现“一步法”加工制备。
以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (13)
1.一种新型复合薄膜集流体，其特征在于：包括ABF基材层和两层铜金属镀层，该两层铜金属镀层分别镀于ABF基材层的上表面和下表面。
2.如权利要求1所述的一种新型复合薄膜集流体，其特征在于：所述的ABF基材层包括两层ABF基材层，两层ABF基材层之间还包括一层非ABF基材层，两层ABF基材层分别镀于非ABF基材层的上表面和下表面；
所述的两层铜金属镀层分别镀于两层ABF基材层的相对于非ABF基材层的另一表面。
3.如权利要求1所述的一种新型复合薄膜集流体，其特征在于：还包括两层粘结力增强层，该两层粘结力增强层分别镀于铜金属镀层与ABF基材层之间。
4.如权利要求3所述的一种新型复合薄膜集流体，其特征在于：所述的粘结力增强层为金属镀膜层或非金属镀膜层，
当为金属镀膜层时，所述金属为Ni或铬；
当为非金属镀膜层时，所述非金属为石墨烯、SiC、Si3N4或Al2O3。
5.如权利要求4所述的一种新型复合薄膜集流体，其特征在于：所述的粘结力增强层的厚度为10-100nm。
6.如权利要求1所述的一种新型复合薄膜集流体，其特征在于：还包括两层防氧化层，该两层防氧化层分别镀于两层铜金属镀层的相对于ABF基材层的另一表面。
7.如权利要求6所述的一种新型复合薄膜集流体，其特征在于：所述的防氧化层为致密的金属层或非金属层，
当为金属层时，所述金属为Ni、铬、镍合金或铬合金；
当为非金属层时，所述非金属为石墨烯、Al2O3、Si3N4或SiC。
8.如权利要求7所述的一种新型复合薄膜集流体，其特征在于：所述的防氧化层的厚度为10-100nm。
9.如权利要求1所述的一种新型复合薄膜集流体，其特征在于：所述的ABF基材层的厚度为0.5-8μm。
10.如权利要求9所述的一种新型复合薄膜集流体，其特征在于：所述的ABF基材层的厚度为0.5-1μm。
11.如权利要求1所述的一种新型复合薄膜集流体，其特征在于：所述的铜金属镀层的厚度为100-1000nm。
12.如权利要求2所述的一种新型复合薄膜集流体，其特征在于：所述的非ABF基材层中的非ABF基材为聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、玻纤、棉、麻、OPP、PI、PET、CPP或PVC中的至少一种。
13.一种电池，其特征在于：包括权利要求1-12任一项所述的新型复合薄膜集流体。
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| GR01 | Patent grant | ||
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