[發(fā)明專利]一種負(fù)極集流體及其組成的負(fù)極和鋰離子電池

有效

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• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN112952104B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李艷紅;王盈來;劉月學(xué);郭鋒;相佳媛
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江南都電源動力股份有限公司;杭州南都動力科技有限公司
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M4/133;H01M10/0525
• 代理公司: 杭州創(chuàng)信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33383
• 代理人: 蘭玉華

本發(fā)明公開了一種新型負(fù)極集流體及其組成的負(fù)極和鋰離子電池，本發(fā)明負(fù)極片包括基底層，導(dǎo)電金屬層，多孔導(dǎo)電層，復(fù)合粘結(jié)劑層。還公開了該負(fù)極片的制備方法和用該負(fù)極片制作的鋰離子二次電池，該極片的發(fā)明減輕了極片本身的重量和體積，提高了鋰離子二次電池的能量密度，且該極片的導(dǎo)電性較佳，解決了電池大功率下鋰離子析出沉積析鋰的問題，最終獲得超高能量密度安全可靠的鋰離子電池。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型負(fù)極集流體及其組成的負(fù)極和鋰離子電池，具體是一種輕量化新型導(dǎo)電的負(fù)極集流體以及由其組成的鋰離子電池負(fù)極及鋰離子電池。

背景技術(shù)

目前鋰離子電池廣泛應(yīng)用于動力，儲能，通訊，民用二輪車等市場，其廣泛的應(yīng)用使得各研究者紛紛對鋰離子電池進(jìn)行了一系列的研究，但隨著市場需求的不斷變化，對于鋰離子電池的能量密度和體積密度的要求不斷增加，因此急迫需求解決鋰離子電池的輕量化，高性能化的問題，找到更輕更可靠的材料迫在眉睫。

對于鐵鋰電池來說，受于材料的耐電壓范圍，以及材料本身的容量，其能量密度的提升需要從其他角度進(jìn)行全面的改進(jìn)，而對于電池最重要的零部件，負(fù)極片顯得尤為重要。

因此在負(fù)極片上進(jìn)行研究，對于改善電池的能量密度和體積密度會有更大的提升。而現(xiàn)如今負(fù)極片材料的克容量不足，其本身集流體的重量偏重，限制了電池能量密度的提升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種輕量化新型導(dǎo)電的負(fù)極集流體及其組成的鋰離子電池負(fù)極和鋰離子電池，應(yīng)用該技術(shù)方案不僅可以解決鋰離子電池輕量化的問題，也有利于提升鋰電池的能量密度以及循環(huán)性能。

第一方面，本發(fā)明提供了一種負(fù)極集流體，該集流體為漢堡式層狀結(jié)構(gòu)，包括基底層、導(dǎo)電金屬層、多孔導(dǎo)電層和復(fù)合粘結(jié)劑層；所述基底層為位于中心的導(dǎo)電聚合物，被上下兩層導(dǎo)電金屬層包裹；所述導(dǎo)電金屬層外側(cè)表面設(shè)有多孔導(dǎo)電層；所述多孔導(dǎo)電層外側(cè)表面涂覆有復(fù)合粘結(jié)劑層；所述導(dǎo)電金屬層的寬度大于基底層寬度；

所述導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電率為10^-3S/cm-10⁵S/cm，孔隙率為35-43％，面密度為2-15g/m²，抗拉強(qiáng)度為600-700MPa，延展率在10％以上；

所述導(dǎo)電金屬層為銅或鎳；

所述多孔導(dǎo)電層由高分子聚合物和導(dǎo)電劑組成；

所述復(fù)合粘結(jié)劑層的成分包括但是不限于PNA、PPA、PMMA、CMC、 SBR中的一種或多種。

作為優(yōu)選，所述導(dǎo)電金屬層的厚度為0.2-5μm，所述基底層厚度0.1～10μm，且導(dǎo)電金屬層的厚度為基底層的0.1-0.5倍。

作為優(yōu)選，所述導(dǎo)電金屬層的面密度為10-30g/m²，且基底層和導(dǎo)電金屬層的總面密度不高于53.4g/m²。

作為優(yōu)選，所述多孔導(dǎo)電層厚度為0.5-2.0μm，多孔導(dǎo)電層的孔隙率為 60％-95％，導(dǎo)電劑和高分子聚合物的質(zhì)量比為8:2，所述導(dǎo)電劑粒徑為1nm-5 μm。

作為優(yōu)選，所述導(dǎo)電金屬層通過過化學(xué)鍍方法或磁控濺射法制備。

作為優(yōu)選，所述基底的形狀包括但不限于：平行四邊形、等腰三角形、等邊三角形、正方形、梯形、不規(guī)則形狀、網(wǎng)格狀。

按照上述方法制備的集流體具有重量輕，導(dǎo)電性良好的特性，在極片延展和抗拉強(qiáng)度上具有很大的優(yōu)勢。

其中，基底層為集流體的最內(nèi)層，為導(dǎo)電物質(zhì)，熔點(diǎn)在600℃-1500℃，延展性能強(qiáng)。且呈現(xiàn)無色透明的狀態(tài)，柔韌性較佳。