CN221304732U - 一种集流体和极片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集流体和极片，集流体包括绝缘层，绝缘层包括第一表面和与第一表面相对设置的第二表面；第一导电层，第一导电层设置在第一表面，包括第一区域和第二区域，第二区域的厚度大于第一区域的厚度；第二导电层，第二导电层设置在第二表面，包括与第一区域正投影重合的第三区域和与第二区域正投影重合第四区域；通孔，通孔设有至少一个，每个通孔均贯穿绝缘层且位于第二区域所在位置；导电体，导电体填充于每个通孔内并导通第一导电层和第二导电层。集流体减小了与极耳连接区域的电阻，便于加工。

Description

一种集流体和极片

技术领域

本实用新型涉及储能设备技术领域，尤其涉及一种集流体和极片。

背景技术

锂离子电池具有比能量大、工作电压高、自放电率低、体积小、重量轻等优势，在消费电子领域具有广泛的应用。集流体是锂离子电池的重要组成部分，复合集流体是现有集流体的发展趋势。

现有技术中，将“导电层-绝缘层-导电层”三层结构的集流体用于锂离子电池，可在电池发生内短路时从内部切断短路电流，抑制电池内部热失控，从而大幅度改善电池安全性能。然而，这种三层结构的集流体中的两层导电层被绝缘层分隔开来，两层导电层之间无法实现电子导通，尤其是当进行极耳连接时，需要对极耳的连接工艺进行大幅改变，使得制造工艺复杂，制备锂离子电池制作工艺复杂，尤其是极耳焊接时焊点会过大，增大电池的内阻，并且中间是绝缘层的集流体所获得的电池的内阻相比常规的金属箔材集流体所获得的电池的内阻明显增大，如何减少极耳区的内阻变得十分重要。

实用新型内容

为克服上述缺点，本实用新型的目的在于提供一种集流体，减小了与极耳连接区域的电阻，便于加工。

为了达到以上目的，本实用新型采用的技术方案是：一种集流体，包括：

绝缘层，所述绝缘层包括第一表面和与第一表面相对设置的第二表面；第一导电层，所述第一导电层设置在第一表面，包括第一区域和第二区域，所述第二区域的厚度大于第一区域的厚度；第二导电层，所述第二导电层设置在第二表面，包括与第一区域正投影重合的第三区域和与第二区域正投影重合第四区域；通孔，所述通孔设在有至少一个，每个所述通孔均贯穿绝缘层且位于第二区域所在位置；导电体，所述导电体填充于每个通孔内并导通第一导电层和第二导电层。

本实用新型的有益效果在于：第二区域用于与极耳连接，一方面因为具有导电功能的第一导电层的第二区域的厚度比第一区域的厚度大，设置在第二区域的极耳的电阻会大大减小；另一方面，因为在于极耳连接的第二区域，还设置有连通第一导电层和第二导电层的导电体，此处的集流体具有更低的电阻，能够表现出更好的导电性能。

进一步来说，所述第三区域和第一区域等厚，所述第四区域和第二区域等厚。进一步增大了与极耳连接区域的厚度，同时第一导电层和第二导电层形成相同的结构，便于加工。

进一步来说，所述通孔在绝缘层位于第二区域所在的位置上阵列分布，通孔实现均匀分布，导电体也就均匀分布，在此区域的电阻更加均匀。

进一步来说，所述第一导电层和第二导电层均包括依次设置的第一金属层和第二金属层，所述第一金属层贴合在第一表面或第二表面上，所述第一金属层具有远离第一表面或第二表面的第一金属外表面，所述第一金属的外表面为凹陷的粗糙形貌。第一金属层和第二金属层的结构粘附力大，避免第一金属层和第二金属层之间的脱落。

进一步来说，所述粗糙形貌为规则凹陷结构。凹陷结构可优化金属层的微观组织、表面结构和残余应力，有效抑制金属层在电解液中的腐蚀。

进一步来说，所述第一区域的厚度为2-7um，所述第二区域的厚度比第一区域的厚度大1-3um。考虑到后续极片的加工，也就是活性层的设置，第一区域和第二区域的厚度差不可过大。

进一步来说，所述绝缘层的厚度为2-20μm。

进一步来说，所述通孔的直径为20um～40um。

本实用新型还公开一种极片，包括上述的集流体，还包括：

第一活性层，所述第一活性层设置在第一区域，且第一活性层的外表面突出第二区域；第二活性层，所述第二活性层设置在第三区域，且第二活性层的外表面突出第四区域。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中集流体的剖视图；

图2为本实用新型另一实施例中集流体的剖视图；

图3为图2中A处放大图；

图4为本实用新型实施例中极片的剖视图。

图中：

1、绝缘层；11、第一表面；12、第二表面；

2、第一导电层；21、第一金属层一；22、第二金属层一；2a、第一区域；2b、第二区域；

3、第二导电层；31、第一金属层二；32、第二金属层二；3a、第三区域；3b、第四区域；

4、导电体；

5、第一活性层；

6、第二活性层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

在本实用新型的实施方式中，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。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的实施方式的不同结构。为了简化本实用新型的实施方式的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。本实用新型的实施方式可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型的实施方式提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

参见附图1所示，本实用新型的一种集流体，包括绝缘层1和位于绝缘层1两侧的第一导电层2和第二导电层3。所述绝缘层1包括第一表面11和与第一表面11相对设置的第二表面12，所述第一导电层2设置在第一表面11，所述第二导电层3设置在第二表面12。

此时集流体为复合集流体，绝缘层1可采用高分子材料制作而成，所述绝缘层1的厚度为2-20μm。该高分子材料可为聚酰胺、聚对苯二甲酸酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、环氧树脂、聚丙乙烯、聚四氟乙烯、硅橡胶、聚偏氟乙烯、聚碳酸酯中的至少一种。第一导电层2和第二导电层3可采用金属导电材料或碳基导电材料制作而成，该金属导电材料可为铝、铜、镍、钛、银、镍铜合金、铝锆合金中的至少一种，该碳基导电材料可为石墨、乙炔黑、石墨烯、碳纳米管中的至少一种。当本实施例中的集流体应用于正极极片时，第一导电层2和第二导电层3可采用铝制作而成，当集流体应用于负极极片时，第一导电层2和第二导电层3可采用铜制作而成。

参见附图1所示，第一导电层2包括第一区域2a和第二区域2b，所述第二区域2b的厚度大于第一区域2a的厚度。第二导电层3，包括与第一区域2a正投影重合的第三区域3a和与第二区域2b正投影重合第四区域3b。位于第二区域2b的绝缘层1上还开设有至少一个贯穿绝缘层1的通孔，每个通孔内填充有导通第一导电层2和第二导电层3的导电体4。

第二区域2b用于与极耳连接，在本实施例中，一方面因为具有导电功能的第一导电层2的第二区域2b的厚度比第一区域2a的厚度大，设置在第二区域2b的极耳的电阻会大大减小；另一方面，因为在于极耳连接的第二区域2b，还设置有连通第一导电层2和第二导电层3的导电体4，此处的集流体具有更低的电阻，能够表现出更好的导电性能。

在一个实施例中，参见附图1所示，第三区域3a和第四区域3b等厚，也就是在第一导电层2设置不同厚度即可。当然也可设置第一区域2a和第二区域2b等厚，但第三区域3a的有厚度大于第四区域3b的厚度即可。只要保证最后形成的集流体在于极耳连接的区域厚度较大，就能满足减小电阻的需求。

参见附图1所示，所述第一区域2a的厚度H1为2-7um，优选为2um。所述第二区域2b的厚度H2比第一区域2a的厚度H1大1-3um,也就是第二区域2b高处第二区域2b1-3um。

在一个实施例中，参见附图2所示，第四区域3b的厚度大于第二区域2b的厚度，此时由于第二区域2b的正投影和第四区域3b的正投影重合，进一步增大了与极耳连接区域的厚度，减小了此区域的电阻。所述第三区域3a和第一区域2a等厚，所述第四区域3b和第二区域2b等厚。当然在一些实施例中，第三区域3a也可以与第一区域2a不等厚，第四区域3b和第二区域2b不等厚，但等厚的结构便于加工。

参见附图2和附图3所示，所述第一导电层2包括依次设置的第一金属层一21和第二金属层二22，第二导电层3包括依次设置的第一金属层二31和第二金属层二32，第一金属层一21和第二金属层二32靠近绝缘层1设置，第一金属层一21贴合在第一表面11，第一金属层二31贴合在第二表面12上，所述第一金属层一21和第一金属层二31具有远离绝缘层1的外表面，第二金属层一22贴合在第一金属层一21外表面，第二金属层二32贴合在第一金属层二31外表面，第一金属层一21和第二金属层二32的外表面为凹陷的粗糙形貌。

第一金属层和第二金属层采用同样的材料，通过溅射法、真空沉积法、离子电镀法、激光脉冲沉积法等方法形成。第一金属层和第二金属层就是分两次形成，由于第一金属层的外表面为粗糙形貌，增大第一金属层和第二金属层之间的粘附力，避免第一金属层和第二金属层之间的脱落。

在一个实施例中，所述粗糙形貌为规则凹陷结构，规则凹陷结构为弧形凹陷结构或多边形凹陷结构中的一种。凹陷结构可优化金属层的微观组织、表面结构和残余应力，有效抑制金属层在电解液中的腐蚀。

在一个实施例中，所述通孔在绝缘层1位于第二区域2b所在的位置上阵列分布。导电体4和第一金属层材料相同，在溅射第一金属层时，金属材料可进入通孔内形成导电体4，此时导电体4和第一金属层成整体结构，整个集流体结构更加稳定，不易断裂。

在一个实施例中，所述通孔的直径为20um～40um。相邻两个通孔之间的间距为0.1mm～0.5mm。通孔之间的间距过大，无法起到减小对应区域电阻的作用，但若通孔之间间距过小，又会造成加工困难。因此需要在便于加工的前提下，尽量减小通孔之间的间距。

参见附图4所示，本实施例还公开一种极片，包括上述述的集流体，极片还包括第一活性层5和第二活性层6。当极片为正极极片时，活性层为正极材料层，当极片为负极材料时，活性层为负极材料层。其中，活性层可通过涂覆、烘干以及冷压等工艺形成于集流体表面。活性层的原料配比并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，如可以选用常规组成的正极/负极活性物质材料、导电剂和粘结剂等的原料配比。

本实施方式中，所述第一活性层5设置在第一区域2a，且第一活性层5的外表面突出第二区域2b。所述第二活性层6设置在第三区域3a，且第二活性层6的外表面突出第四区域3b。

以上实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种集流体，其特征在于：包括

绝缘层，所述绝缘层包括第一表面和与第一表面相对设置的第二表面；

第一导电层，所述第一导电层设置在第一表面，包括第一区域和第二区域，所述第二区域的厚度大于第一区域的厚度；

第二导电层，所述第二导电层设置在第二表面，包括与第一区域正投影重合的第三区域和与第二区域正投影重合第四区域；

通孔，所述通孔设有至少一个，每个所述通孔均贯穿绝缘层且位于第二区域所在位置；

导电体，所述导电体填充于每个通孔内并导通第一导电层和第二导电层。

2.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于：所述第三区域和第一区域等厚，所述第四区域和第二区域等厚。

3.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于：所述通孔在绝缘层位于第二区域所在的位置上阵列分布。

4.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于：所述第一导电层和第二导电层均包括依次设置的第一金属层和第二金属层，所述第一金属层贴合在第一表面或第二表面上，所述第一金属层具有远离第一表面或第二表面的第一金属外表面，所述第一金属的外表面为凹陷的粗糙形貌。

5.根据权利要求4所述的集流体，其特征在于：所述粗糙形貌为规则凹陷结构。

6.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于：所述第一区域的厚度为2-7um，所述第二区域的厚度比第一区域的厚度大1-3um。

7.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于：所述绝缘层的厚度为2-20μm。

8.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于：所述通孔的直径为20um～40um。

9.一种极片，其特征在于：包括权利要求1-8任一所述的集流体，还包括

第一活性层，所述第一活性层设置在第一区域，且第一活性层的外表面突出第二区域；

第二活性层，所述第二活性层设置在第三区域，且第二活性层的外表面突出第四区域。