[發明專利]一種集流體及具有其的極片、二次電池

在審

• 申請號: 202010467692.6
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111668491A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 張磊;王曉明;楊浩田;解金庫;魏鳳杰;周予坤;韓冰
• 申請（專利權）人: 江蘇卓高新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M4/04;H01M4/13;H01M10/0587
• 代理公司: 蘇州潤桐嘉業知識產權代理有限公司 32261
• 代理人: 吳筱娟

本申請公開了一種集流體及具有其的極片、二次電池，涉及鋰電池技術領域。其中的集流體具有導體層，導體層的厚度滿足以下關系式：XY+Z；其中，X表示導體層的厚度，Y表示隔膜的厚度，Z表示隔膜涂層的厚度。本申請實施例通過控制導體層的厚度，當導體層的厚度降低，同樣的剪切過程，導體層更加容易斷裂，會緩解斷裂不平齊的情況，減少毛刺長度，使毛刺的厚度小于隔膜厚度，毛刺刺入隔膜后穿透隔膜的可能性會大大降低，從而得以減弱集流體毛刺對隔膜的穿刺能力。

技術領域

本申請涉及二次電池技術領域，特別涉及一種集流體及具有其的極片、二次電池。

背景技術

鋰離子電池由基本單元結構卷繞或者疊加構成，基本單元結構為正極/隔膜/負極。其中正極和負極是發生電化學反應的地方，通過正極和負極中的集流體，將電化學反應生成的電流收集并導出；隔膜負責將正極和負極分隔開，避免正負極發生接觸出現短路。為了兼顧成本、電化學穩定性和加工性，通常正極集流體為鋁箔，負極集流體為銅箔，隔膜為多孔聚合物。

鋰離子電池制造過程為：將正負極活性材料與添加劑和膠等混合制作成漿料，連續涂布于集流體上并烘干收卷形成正負極電極卷；根據電池設計需要，對正負極電極卷進行分切和極耳加工，形成的正負極片；將正負極極片與隔膜進行組合，以卷繞或者堆疊方式形成干電芯；將干電芯裝入殼體，注入電解液后封裝；充電化成后獲得鋰電池。在這一過程中，正負極電極卷進行分切和極耳加工通常采用切刀或者模切的分切技術。然而切刀分切和模切金屬集流體時，不可避免的會在分切端面產生毛刺。金屬毛刺會刺入甚至刺穿隔膜，導致電池微短路甚至短路。

為了提高隔膜抵抗毛刺的能力，技術人員開發了復合隔膜，即在多孔聚合物上增加強度更高的涂層，例如氧化鋁涂層或者芳綸涂層。然而由于涂層必須具有透過電解液的能力，因此涂層也為多孔結構，在實際生產過程中毛刺，仍然可以刺穿涂層。特別是隨著鋰電池技術進步，為了提高電池能量密度，提高了正負極電極壓實密度，為了保證制造過程中集流體不斷裂，集流體往往采用更高強度的鋁箔或者銅箔。這種情況下，毛刺變得更容易刺穿電池造成短路。

為了提高鋰離子電池性能，必須降低毛刺短路的風險。常用的辦法是改進模切的刀具設計和材質，減少模切的毛刺產生。然而隨著刀具磨損以及生產中設備和材料振動等原因，毛刺仍然無法避免。公布號為CN106252665A的中國專利申請公開了一種通過流射等離子體去除集流體毛刺的方法，在尖端電場作用下通過射流體對毛刺進行刻蝕，然而這種方法需要2～8kV電場產生離子射流體，效率低成本高。公布號為CN101783402A的中國專利申請，公開了一種陰極極片毛刺去除技術，具體的是通過堿液對鋁箔毛刺進行化學腐蝕。然而這種技術基于化學反應，需要額外的試劑和工藝步驟，操作加工難度大，不容易實現連續化生產，還會引入堿液和反應物雜質。公布號為CN102208590A的中國專利申請公開了一種電池結構，通過將集流體頭尾部卷繞起來折疊360度，使集流體切斷邊緣被包在集流體內部，從而避免切斷的毛刺與隔膜相對，刺入刺穿隔膜造成短路。然而這種結構一方面會導致電池厚度增加，另一方面會導致卷繞折疊部位，在循環中由電池膨脹收縮，會產生額外應力，容易發生析鋰，造成安全隱患。

激光切割是近幾年來發展迅速的切割技術，通過激光的熱效應，將金屬氣化實現切割。激光切割具有成本低，穩定性好，速度快的優勢。然而在鋰電行業中采用激光切割集流體金屬箔材，會產生大量的熔渣。這些熔渣也有刺穿隔膜的風險。

發明內容

本申請的目的是提供一種集流體，解決現有技術中集流體毛刺容易穿透隔膜導致電池微短路甚至短路的問題。

為實現上述目的，本申請實施例采用以下技術方案：一種集流體，集流體具有導體層，導體層的厚度滿足以下關系式：XY+Z；其中，X表示導體層的厚度，Y表示隔膜的厚度，Z表示隔膜涂層的厚度。