一种锂离子电池用微孔集流体的制作方法

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，具体是一种锂离子电池用微孔集流体。

背景技术：

近十几年来，锂离子电池以其优越的电化学性能在便携式设备以及动力电池上被广泛应用，但是现有的锂离子电池的能量密度和功率密度无法满足人们对电动汽车、混合电动车的要求，目前工业上通过减少辅材的使用，来提高能量密度，例如使用更薄的隔膜，减轻铜铝箔重量，提高主材的用量等等，目前正负极集流体一般采用铜铝箔，传统的电极极片制作方法是直接把活性物质通过一定量的粘结剂附着在集流体上，活性物质与集流体的结合方式属于简单的机械结合，活性物质的有效接触面积有限，从而增大了活性物质与集流体的接触内阻。

随着人们在减轻箔材的重量的同时，开始对新型的集流体进行研究，例如在磷酸铁锂中应用的涂碳铝箔，就是利用功能涂层对电池导电基材进行表面处理的一项技术，在铝箔的表面涂覆上一层纳米导电石墨，它能提供极佳的静态导电性能，降低正极材料和集流体之间的接触内阻。微孔集流体也被研究者所关注，通过化学或物理方法在普通箔材上制备微孔，同规格的箔材下，减轻了箔材的重量，提升电池的能量密度，同时通过孔隙间形成的“工”型咬合，提升铜箔、铝箔表面粘结力。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种锂离子电池用微孔集流体，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种锂离子电池用微孔集流体，所述集流体由开设有多个微孔的箔材本体构成，所述箔材本体上的微孔呈Z字排列。

进一步地，所述微孔孔径为0.2～0.4mm、孔间距为3-4mm、孔隙率为10％～20％。

进一步地，所述箔材本体为铜箔本体或铝箔本体。

进一步地，所述箔材本体上的微孔采用机械加工的方式制得。

更进一步地，所述铜箔本体的厚度为6-8um。

更进一步地，所述铝箔本体的厚度为12-16um。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型正极集流体采用微孔铝箔，负极集流体采用微孔铜箔，所述微孔呈Z字排列，在铜箔或铝箔内阻一定的情况下，使制孔成本最低。

本实用新型箔材本体上的微孔是通过机械加工的方式制得，保持了箔材本体的物理及化学性能不变，同时可保持较高的延展率与抗拉强度。

本实用新型采用微孔集流体应用于锂离子电池中，保证正负极浆料能够均匀涂覆在微孔集流体上，且涂布不渗漏，极片柔韧性好，微孔集流体的使用能够在同等规格的箔材基础上，减轻箔材重量，提高电芯能量密度，微孔的设计能够有效提升锂离子电池电解液的浸润效率，同时减少箔材的内阻，电池的直流内阻降低23％，倍率充电性能提高，在大倍率8C充电下，容量保持率提高20％。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型锂离子电池用微孔集流体铝箔结构示意图。

图中，1-铝箔本体，3-微孔

图2为本实用新型锂离子电池用微孔集流体铜箔结构示意图。

图中，2-铜箔本体，3-微孔

图3为锂离子电池直流内阻对比图。

图4为锂离子电池倍率充电性能曲线。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种锂离子电池用微孔集流体，所述集流体由开设有多个微孔3的铝箔本体1构成，所述铝箔本体1上的微孔3呈Z字排列。

所述铝箔本体1上的微孔3采用机械制孔的方式制得，制孔之前，先用超声波对铝箔本体进行清洗，去除表面的残留的化学物质。

所述微孔3孔径为0.2～0.4mm、孔间距为3-4mm、孔隙率为10％～20％。

所述铝箔本体1的厚度为12-16um。

实施例2

如图2所示，一种锂离子电池用微孔集流体，所述集流体由开设有多个微孔3的铜箔本体2构成，所述铜箔本体2上的微孔3呈Z字排列。

所述铜箔本体2上的微孔3采用机械制孔的方式制得，制孔之前，先用超声波对铜箔本体进行清洗，去除表面的残留的化学物质。

所述微孔3孔径为0.2～0.4mm、孔间距为3-4mm、孔隙率为10％～20％。

所述铜箔本体2的厚度为6-8um。

锂离子电池的制备：

锂离子电池设有正极、负极、隔膜和电解液，所述的正极材料为镍钴锰材料，负极材料为人造石墨，所述电解液由溶剂、电解质和添加剂组成，所述溶剂为有机溶剂可以是碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、乙酸乙酯等中的至少一种，电解质为锂盐可以是六氟磷酸锂、高氯酸锂、硝酸锂、四氟硼酸锂等中的至少一种，添加剂可选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯等中的至少一种。

(2)正极极片的制备

将镍钴锰材料、导电剂(super p)和粘结剂(PVDF)按质量比9:0.3:0.2，充分混合均匀进行油系调浆，根据微孔的孔隙率调节浆料的粘度在6000-9000mPas之内，孔隙率在10％-15％之内，合适浆料粘度在6000-7500mPas之间，孔隙率在15％-20％之内，合适浆料粘度在7500-9000mPas之间，将此浆料通过涂覆法均匀涂布在实施例1制得的微孔铝箔上，经烘干辊压后，模切成电极片。

(1)负极极片的制备

将石墨、导电剂(super p)、分散剂(CMC)和粘结剂(SBR,40％)按质量比9:0.2:0.2:0.1，充分混合均匀进行水系调浆，根据微孔的孔隙率调节浆料的粘度在3000-6000mPas之内，孔隙率在10％-15％之内，合适浆料粘度在3000-4500mPas之间，孔隙率在15％-20％之内，合适浆料粘度在4500-6000mPas之间，将此浆料通过涂覆法均匀涂布在实施例2制得的微孔铜箔上，经烘干辊压后，模切成电极片，与正极片叠片后焊接入壳、注液、封装制备成软包电池。

制备得到的锂离子电池的直流内阻如图3所示，试验证明，相同的正负极、电解液的化学体系下采用微孔集流体的电芯比采用普通集流体的电芯直流内阻(DCR)降低23％。

箔材上的孔隙率对锂离子电池性能有一定的影响，在孔隙率10％-20％之内，随着箔材孔隙率的升高，锂离子电池的倍率性能显著提升，箔材孔隙率10％，15％，20％对应的4C倍率充电容量保持率分别为81％，84％，88％。

制备得到的锂离子电池的在不同倍率下充放电的倍率性能曲线如图4所示，充放电电压范围为2.8-4.2V，采用微孔铜铝箔的电池在倍率为1C、2C、3C、4C、5C、6C、8C下的充电容量保持率分别为89.7％、84.2％、80.8％、78.0％、75.2％、71.9％、63.5％，采用微孔铜铝箔的电池倍率充电性能明显优于普通铜铝箔，尤其在大倍率下，在8C倍率充电下，微孔铜铝箔的电池充电容量保持率比采用普通铜铝箔的电池容量保持率高20％，较好的倍率性能表明在大电流充放电过程中微孔铜铝箔的集流体内阻小，电池的导电性能提高。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。