一种柔性复合集流体的制作方法与流程

本发明属于集流体制作技术领域，具体涉及一种柔性复合集流体的制作方法。

背景技术：

随着人们对能量密度要求的增高，电池的轻量化设计越来越受到人们的重视，除了在合浆过程中提高配方中活性物质的比例，降低集流体的质量也成为一种方法，目前降低集流体质量的方法主要是通过穿孔箔材和有机支撑层外加金属导电层来实现的。

但是传统直接穿孔的箔材在制片的辊压时，尤其时高压实的状态下，会造成制成极片的形变；而在有机支撑层表层通过压延、转印、电解、真空、磁控等方式构建导电层的方式，因有机支撑层的延展较大会造成辊压时的延展较大，且有机支撑层的两侧不导通，导致集流体的内阻较大；因此传统的柔性集流体的制作方案，集流体的延伸率高，在辊压阶段中导电层与支撑层容易受到正负极材料的挤压，影响电池的循环性能。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种柔性复合集流体的制作方法。

为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现：

一种柔性复合集流体的制作方法，其中所述柔性复合集流体包括支撑层、位于支撑层两侧的第一导电层及位于第一导电层外侧的第二导电层，所述制作方法包括以下步骤，

(1)支撑层准备：以聚乙烯、聚丙烯、聚对苯甲酸乙二醇酯、聚对苯乙二酸乙二酯中的一种为原材料制作厚度为4～15um的支撑层；

(2)真空镀：在不高于10-4pa的真空环境以镀膜的方式将第一导电层镀设至步骤(1)制作的支撑层的两侧；

(3)涂布：以导电颗粒、成膜剂、溶剂及助剂为原料制备导电浆料，其中导电颗粒为金属颗粒时，所述导电浆料的粘度为10～45mpa.s，固含量为45～80％；导电颗粒为非金属颗粒时，所述导电浆料的粘度为50～100mpa.s，固含量为8-15％；将制作的导电浆料以涂布方式附着于步骤(2)的第一导电层上，经烘烤与收卷即在第一导电层上形成所述第二导电层，由此形成复合集流体的样品；

(4)辊压：对步骤(3)中形成的样品进行辊压，制得所述的柔性复合集流体。

进一步地，在步骤(2)真空镀完成后，步骤(3)涂布开始前，还包括打孔：以机械打孔或激光打孔的方式在支撑层和两侧的第一导电层上形成多排连接孔，所述连接孔的孔径为50-100um。

进一步地，所述多排连接孔中相邻的两排连接孔的孔距为100～2000um，每排连接孔中相邻的两个连接孔的孔距为100～2000um。

进一步地，步骤(2)中，第一导电层的厚度为1～3um。

进一步地，步骤(3)中，所述第二导电层的厚度为1～5um。

进一步地，步骤(3)中，所述非金属颗粒为炭黑、石墨片、石墨烯中的一种；所述金属颗粒为高纯金微粒或高纯银微粒。

进一步地，步骤(3)中，烘烤的温度为80-120℃，时间为8-15h

进一步地，步骤(4)中，所述辊压为105～110℃的热辊。

有益效果：

以本发明所述的制作方法制作的柔性复合集流体包括有第一导电层和第二导电层，其中第二层导电层以涂布的方式附着在第一层导电层上，由此降低多层真空镀的成本；

涂布完成后的辊压，可有助于第二导电层的进一步成膜固化，提前对集流体进行延展并加以定型，降低后续电池极片在辊压过程的延展率；

现有的集流体中不存第二层导电层或第二层导电层的尺寸较小，由于第一层导电层较薄，本发明所述的集流体在集流体制片的辊压中第二导电层可降低正极颗粒对第一层导电层的机械伤害；且在涂布厚度达到后1um后可作为正极颗粒与第一导电层之间的缓冲层，对于直径3-15um的正极颗粒进行抵挡，避免与第一导电层的直接接触，并由此降低集流体的延伸率和电池内阻，提高电池的循环性能；

本发明对形成的集流体进行打孔，以此形成的多排连接孔，以在后续涂布过程中浆料可进入连接孔内，使形成的两层第二导电层之间连接起来，并使第二导电层与支撑层之间可形成接触，这种构建方式将集流体的两端连接起来，均匀了集流体两面的内阻，使得电池在使用过程中电流更加均匀。

附图说明

图1为本发明中实施例5制备完成的结构示意图；

图中：1、支撑层；2、第一导电层；3、第二导电层；4、连接孔。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。

本发明中所述柔性复合集流体包括支撑层、位于支撑层两侧的第一导电层及位于第一导电层外侧的第二导电层，其所述制作方法包括以下步骤：

(1)支撑层准备：以聚乙烯、聚丙烯、聚对苯甲酸乙二醇酯、聚对苯乙二酸乙二酯中的一种为原材料制作厚度为4-15um的支撑层；

(2)真空镀：在不高于10-4pa的真空环境以镀膜的方式将第一导电层镀设至步骤(1)制作的支撑层的两侧，所述第一导电层为铜、铝、镍、不锈钢中的一种，所述第一导电层的厚度为1～3um；

(3)涂布：以导电颗粒、成膜剂、溶剂及助剂为原料制备导电浆料，其中所述溶剂为乙醇、异丙醇等醇酯类的一种或多种，所述成膜剂为硅烷偶联剂；其中所述导电颗粒为高纯金微粒或高纯银微粒时，所述导电浆料的粘度为10～45mpa.s，固含量为45～80％；所述导电颗粒为炭黑、石墨片、石墨烯中的一种时，所述导电浆料的粘度为50～100mpa.s，固含量为8-15％；将制备的导电浆料以涂布方式附着于步骤(2)的第一导电层上，经烘烤与收卷即在第一导电层上形成所述第二导电层，所述第二导电层的厚度为1～5um，由此形成复合集流体的样品；

(4)辊压：在105～110℃下对步骤(3)中形成的样品进行热辊，即可得到所述的柔性复合集流体。

本发明进一步的技术方案为，在步骤(2)真空镀完成后，步骤(3)涂布开始前，还包括打孔步骤，具体如下：以机械打孔或激光打孔的方式在支撑层和两侧的第一导电层上形成多排连接孔，所述连接孔的孔径为50-100um，所述多排连接孔中相邻的两排连接孔的孔距为100～2000um，每排连接孔中相邻的两个连接孔的孔距为100～2000um，形成的多排连接孔在后续涂布过程中，浆料可进入连接孔内，使形成的两层第二导电层之间连接起来，并使第二导电层与支撑层之间可形成接触，这种构建方式将集流体的两端连接起来，均匀了集流体两端的内阻，使得电池在使用过程中电流更加均匀。

实施例1

一种柔性复合集流体的制作方法，包括以下步骤，

(1)支撑层准备：以聚对苯乙二酸乙二酯为原材料制作厚度为10um的支撑层；

(2)真空镀：在不高于10-4pa的真空环境以镀膜的方式将以导电铝层为第一导电层镀设至步骤(1)制作的支撑层的两侧，镀设厚度为1um；

(3)涂布：以石墨烯、成膜剂、溶剂及助剂为原料制备导电浆料，所述导电浆料的粘度为80mpa.s，固含量为10％；将制备的导电浆料以涂布方式附着于步骤(2)的第一导电层上，经110℃烘烤后收卷，即在第一导电层上形成所述第二导电层，所述第二导电层的厚度为1um，由此形成复合集流体的样品；

(4)辊压：在105℃下对步骤(3)中形成的样品进行热辊，即可得到所述的柔性复合集流体。

实施例2

一种柔性复合集流体的制作方法，包括以下步骤，

(1)支撑层准备：以聚对苯乙二酸乙二酯为原材料制作厚度为4um的支撑层；

(2)真空镀：在不高于10-4pa的真空环境以镀膜的方式将以导电铜层为第一导电层镀设至步骤(1)制作的支撑层的两侧，镀设厚度为1um；

(3)涂布：以石墨烯、成膜剂、溶剂及助剂为原料制备导电浆料，所述导电浆料的粘度为75mpa.s，固含量为8％；将制备的导电浆料以涂布方式附着于步骤(2)的第一导电层上，经110℃烘烤后收卷，即在第一导电层上形成所述第二导电层，所述第二导电层的厚度为3um，由此形成复合集流体的样品；

(4)辊压：在110℃下对步骤(3)中形成的样品进行热辊，即可得到所述的柔性复合集流体。

实施例3

一种柔性复合集流体的制作方法，包括以下步骤，

(1)支撑层准备：以聚对苯乙二酸乙二酯为原材料制作厚度为8um的支撑层；

(2)真空镀：在不高于10-4pa的真空环境以镀膜的方式将以导电铝层为第一导电层镀设至步骤(1)制作的支撑层的两侧，镀设厚度为3um；

(3)涂布：以石墨烯、成膜剂、溶剂及助剂为原料制备导电浆料，所述导电浆料的粘度为50mpa.s，固含量为10％；将制备的导电浆料以涂布方式附着于步骤(2)的第一导电层上，经110℃烘烤后收卷，即在第一导电层上形成所述第二导电层，所述第二导电层的厚度为1um，由此形成复合集流体的样品；

(4)辊压：在105℃下对步骤(3)中形成的样品进行热辊，即可得到所述的柔性复合集流体。

实施例4

一种柔性复合集流体的制作方法，包括以下步骤，

(1)支撑层准备：以聚对苯乙二酸乙二酯为原材料制作厚度为10um的支撑层；

(2)真空镀：在不高于10-4pa的真空环境以镀膜的方式将以导电铝层为第一导电层镀设至步骤(1)制作的支撑层的两侧，镀设厚度为1um；

(3)涂布：以高纯银微粒、成膜剂、溶剂及助剂为原料制备导电浆料，所述导电浆料的粘度为30mpa.s，固含量为55％；将制备的导电浆料以涂布方式附着于步骤(2)的第一导电层上，经120℃烘烤后收卷，即在第一导电层上形成所述第二导电层，所述第二导电层的厚度为1um，由此形成复合集流体的样品；

(4)辊压：在110℃下对步骤(3)中形成的样品进行热辊，即可得到所述的柔性复合集流体。

实施例5

一种柔性复合集流体的制作方法，包括以下步骤，

(1)支撑层准备：以聚对苯乙二酸乙二酯为原材料制作厚度为10um的支撑层；

(2)真空镀：在不高于10-4pa的真空环境以镀膜的方式将以导电铝层为第一导电层镀设至步骤(1)制作的支撑层的两侧，镀设厚度为1um；

(3)打孔：以激光打孔的方式在支撑层和两侧的第一导电层上形成多排连接孔，所述连接孔的孔径为10um，所述多排连接孔中相邻的两排连接孔的孔距为20mm，每排连接孔中相邻的两个连接孔的孔距为20mm；

(4)涂布：以石墨烯、成膜剂、溶剂及助剂为原料制备导电浆料，所述导电浆料的粘度为80mpa.s，固含量为10％；将制备的导电浆料以涂布方式附着于步骤(2)的第一导电层上，经110℃烘烤后收卷，即在第一导电层上形成所述第二导电层，所述第二导电层的厚度为1um，由此形成复合集流体的样品；

(5)辊压：在105℃下对步骤(3)中形成的样品进行热辊，即可得到所述的柔性复合集流体。

对比例1

一种柔性复合集流体的制作方法，包括以下步骤：

以聚对苯甲酸乙二醇酯制作厚度为10um的支撑层，在不高于10^-4pa的真空环境下蒸发镀铝，并在液氮的环境下进行冷却，即可在支撑层的两侧形成1um厚度的导电铝层，由此得到双层导电的复合集流体。

对实施例1-5与对比例1制作的复合集流体的性能、复合集流体制备成对应极片的性能、及制备成对应电池的性能分别进行检测，检测数据如表1。

表1

从表1可知，实施例1与对比例1相比在箔材方阻上变化不大，但制成的极片电阻率明显降低，在辊压过程中的延伸率也得到一定的缓解，电池内阻有明显降低；实施例3在增加镀层厚度以改善箔材方阻的同时，涂布第二导电层亦可改善极片性能；实施例4采用金属导电颗粒的涂覆，在降低箔材方阻的基础上，降低极片电阻率延伸率和电池内阻；实施例5与实施例1相比，进行打孔工艺，在降低极片电阻率的同时较大程度改善极片的剥离强度，并使极片的内阻更加均匀，降低电池内阻。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。