[發明專利]一種復合集流體、極片、電芯及二次電池

在審

• 申請號: 202011199816.3
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112151810A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 趙倩;龐文杰
• 申請（專利權）人: 廈門海辰新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/70
• 分類號: H01M4/70;H01M4/66
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 王麗莎

本申請提供一種復合集流體、極片、電芯及二次電池，屬于二次電池技術領域。復合集流體包括高分子支撐層和導電功能層。高分子支撐層的厚度D1為2μm≤D1≤30μm，高分子支撐層的表面具有多個納米凸起，納米凸起凸出高分子支撐層表面的高度在10～500nm范圍內。導電功能層的厚度D2為D2≥0.2μm。該復合集流體在制備的過程中容易放卷，且導電性較佳。

技術領域

本申請涉及二次電池技術領域，具體而言，涉及一種復合集流體、極片、電芯及二次電池。

背景技術

為了提高二次電池中電芯的能量密度，現有技術中，采用復合集流體進行正負極的集流。復合集流體包括支撐層和設置在支撐層的兩個表面的金屬層，該復合集流體可以大幅度降低電池集流體重量與厚度。

由于復合集流體中，為了達到相應地導電功能層的厚度，則需要在支撐層的表面進行多次蒸鍍的方式形成金屬層，從而增加金屬層的厚度。但是，在對支撐層進行多次蒸鍍的時候，通常存在集流體半成品不能夠放卷的問題。

發明內容

當復合集流體的制備通常需要經過多次收放卷以實現支撐層上導電功能層的多次增厚。在制備中發明人發現，當采用常規支撐層(表面無設計凸起)，在導電功能層較薄時(＜200nm的半成品)，放卷時很容易發生膜間黏連，導致放卷斷帶，生產優率和效率大大降低。

發明人進一步研究發現，產生上述問題的原因可能是兩方面，一方面是由于聚合物薄膜(復合集流體的高分子支撐層)具有分子鏈弛豫現象，收卷張力常常會隨著靜置發生變化，導致成卷的集流體半成品及成品常常遇到因為收卷力變化造成的層間粘連；另一方面是由于當剛沉積的金屬膜層較薄時，膜層中的金屬原子非常活潑，而收卷環境通常是真空，收卷后層間較緊，容易出現金屬原子層間“遷移”并黏連，以至于在下一道工序出無法放卷，生產無法繼續。

本申請的目的在于提供一種復合集流體、極片、電芯及二次電池，該復合集流體在制備的過程中能夠順利放卷。

第一方面，本申請提供一種復合集流體，包括高分子支撐層和導電功能層。高分子支撐層的厚度D1為2μm≤D1≤30μm，高分子支撐層的表面具有多個納米凸起，納米凸起凸出高分子支撐層表面的高度在10～500nm范圍內。導電功能層的厚度D2為D2≥0.2μm。

由于高分子支撐層的表面具有多個納米凸起，所以，在具有納米凸起的表面上形成導電功能層的過程中，由于納米凸起的作用，復合集流體的半成品在收卷的膜層與膜層之間可以容納少許空氣，可以避免膜層與膜層之間完全直接接觸，從而有利于順利放卷。

在一種可能的實施方式中，復合集流體為負極集流體，納米凸起的凸出高分子支撐層表面的高度在300～500nm范圍內。

負極集流體通常采用銅層作為導電層，銅較為柔軟，匹配銅導電層的高分子支撐層也較正極支撐層柔軟，納米凸起的高度較高，更加容易預防放卷粘膜斷帶。

或，復合集流體為正極集流體，納米凸起的凸出高分子支撐層表面的高度在10～100nm范圍內。

正極集流體通常采用鋁層作為導電層，鋁柔韌性較低，匹配鋁導電層的高分子支撐層較負極支撐層剛性更高，因此，納米凸起的高度較低，能夠滿足放卷粘膜斷帶問題。

對凸出高度進一步限定調整，一方面，可以使收卷的膜層與膜層之間容納的空氣更加適量，進一步減少膜層粘連現象的產生，以便放卷更加順利進行。另一方面，該凸出高度不會影響復合集流體的導電性，有利于電流的導流。

在一種可能的實施方式中，納米凸起的總面積占高分子支撐層的表面積的0.01％-10％。可選地，納米凸起總面積占高分子支撐層的表面積的0.1％-1％。