一种柔性复合导电膜及其制备方法与流程

本发明属于复合材料，具体涉及一种柔性复合导电膜及其制备方法。

背景技术：

1、在当今资源、能源贫乏，环境污染加重的情况下，人类面临严峻的生存挑战。人们希望找到清洁、可再生、资源节约型的二次资源，使人类社会保持可持续发展。锂离子电池因工作电压高、能量密度大、自放电率小、循环寿命长、绿色环保等优点而成为人们争先恐后研究的热点，同时也被人们广泛认可，逐渐成为二次电池的发展趋势。

2、但是人们对锂离子电池的研究往往只注重研究开发能够提高电池的比容量、工作电压、能量密度等性能的正负极活性材料、电解液和隔膜，而忽略了集流体对电池性能的影响，传统的正负极集流体采用的分别是铝箔和铜箔，但是这些材料较为重，导致电池能量密度低，同时安全性能方面有隐患，因此当前兴起了一种复合集流体，该集流体质量轻，价格也低，安全性能好，但是以上集流体当前都面临着后续涂布的时候，集流体涂不均匀的问题。

3、综上所述，亟需提供一种涂布时涂覆更加均匀的集流体，性能优异的电池极片和锂电池。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种涂布时涂覆更加均匀的集流体，性能优异的电池极片和锂电池。

2、上述目的是通过如下技术方案实现：一种柔性复合导电膜，包括支撑层和导电层，所述支撑层包括与所述导电层相连的连接表面，所述连接表面扫描成像呈现出起伏状并包括多个波峰和波谷，拉伸所述支撑层使得所述连接表面在扫描成像中呈现的最大波峰和最大波谷的之差的绝对值小于10mm，所述导电层镀附在所述支撑层的连接表面上。

3、本发明的在支撑层在拉力作用下，其中波峰最高值和波谷最小值之差不超过10mm，如此镀在支撑层上的导电层不会堆积在一块，镀层均匀。本文指的最大波峰是指最高的波峰顶点距离平面的距离，最大波谷指的是波谷向下凹陷的最大值。

4、本发明的支撑层可以为高分子材料，如聚酰胺、聚对苯二甲酸酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、芳纶、聚二甲酰苯二胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚丙乙烯、聚甲醛、环氧树脂、酚醛树脂、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、硅橡胶、聚碳酸酯、纤维素及其衍生物、淀粉及其衍生物、蛋白质及其衍生物、聚乙烯醇及其交联物、聚乙二醇及其交联物；导电层可以为合金、金属单质和导电非金属，具体可以为铜合金、铝合金、钛合金、镍合金、铝金属、铜金属、钛金属、镍金属、银金属等。

5、进一步的技术方案是，所述支撑层上设有用于改善支撑层的表面张力的改性层。所述改性层为聚乙二醇类物质，聚乙二醇类物质可以为聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800、聚乙二醇1000聚乙二醇二羧酸、氨基-五聚乙二醇、巯基-十二聚乙二醇-羧酸和巯基-四聚乙二醇-氨基。

6、进一步的技术方案是，所述支撑层上设有用于增加所述导电层与支撑层之间粘结力的粘结层。粘结层可以是氧化铝或者镍铜合金等。

7、进一步的技术方案是，所述支撑层与所述导电层之间设有导电材料。导电材料可以为含有碳的材料，如石墨烯等，此时，导电材料需包括粘结剂，以便将导电材料粘结在支撑层上，采用导电材料粘结在支撑层上，可直接用导电材料进行电镀导电层，可以减少成本，因为一般来讲，在支撑层上形成导电层都是需要经过真空镀然后再电镀，采用导电材料的方式成本更低。当然也可以减少导电层和支撑层的界面电阻，因为如果不设置导电材料，导电层就会和支撑层直接接触，会增加柔性复合导电膜的发热。此时本申请的柔性复合导电膜的结构为支撑层，在支撑层上和/或下表面的导电材料，在导电材料上形成导电层。

8、进一步的技术方案是，所述支撑层与导电层之间设有熔融层，所述熔融层的熔融温度低于应用所述柔性复合导电膜的电池的热失控温度。所述熔融层可以为低熔点金属层，低熔点金属层可以为bi、sn、pb、in等低熔点金属元素或者合金组成。如此设置，当电池发热有热失控危险时，熔融层熔融，破坏导电层上面的导电物质，阻断电流。此时本申请的柔性复合导电膜的结构为支撑层，在支撑层上和/或下表面的熔融层，在熔融层上形成导电层。

9、进一步的技术方案是，所述支撑层进行电晕或等离子处理形成粗糙表面。如此，进行电晕或等离子处理后的支撑层具有粗糙表面，可增大导电层与支撑层的结合力。

10、为实现上述目的，本发明还提供一种柔性复合导电膜的制备方法，包括如下步骤：

11、s1，将支撑层在预定拉力下进行扫描成像，计算出支撑层的连接表面的各个波峰值和波谷值；

12、s2，根据步骤s1中的计算结果选取波峰最大值和波谷最小值，然后将波峰最大值减去波谷最小值得到数值n，若数值n的绝对值小于10mm，则进入步骤s3，若数值n的绝对值始终大于10mm，则将此支撑层废弃；

13、s3，将导电层镀附在所述支撑层的连接表面上。

14、具体应用过程中，步骤s3中通过磁控或者真空蒸镀的方式将导电层镀附在所述支撑层的连接表面上。

15、进一步的技术方案是，所述支撑层的厚度为3～8um，所述导电层的厚度为100nm～2um。支撑层采用此种厚度可以减轻支撑层的重量，同时满足拉伸强度的需求，因为若过薄，就会被拉断，无法满足在真空镀膜设备中镀膜的要求。导电层的厚度为100nm-2um为宜过厚则增加重量且提升成本。

16、进一步的技术方案是，在步骤s2后，在支撑层上采用涂覆的方式设置导电材料，然后进行烘干。

17、进一步的技术方案是，在步骤s2后，通过磁控或者真空蒸镀的将熔融层设置在支撑层上。当然也可直接将熔融层作为支撑层，这是熔融层可以为在特定温度下相变的材料，比如在100-200℃相变的材料。

18、相比于现有技术，本发明柔性复合导电膜的支撑层在拉力作用下，表面的起伏高度之差小于10mm，支撑层用于镀膜时，镀在支撑层上的导电层不会堆积在一块，导电层更加均匀，性能更好、生产成本更低，而且可有效防止应用过程中的电池的热失控问题。

技术特征：

1.一种柔性复合导电膜，包括支撑层和导电层，其特征在于，所述支撑层包括与所述导电层相连的连接表面，所述连接表面扫描成像呈现出起伏状并包括多个波峰和波谷，拉伸所述支撑层使得所述连接表面在扫描成像中呈现的最大波峰和最大波谷的之差的绝对值小于10mm，所述导电层镀附在所述支撑层的连接表面上。

2.根据权利要求1所述的柔性复合导电膜，其特征在于，所述支撑层上设有用于改善支撑层的表面张力的改性层。

3.根据权利要求2所述的柔性复合导电膜，其特征在于，所述支撑层上设有用于增加所述导电层与支撑层之间粘结力的粘结层。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的柔性复合导电膜，其特征在于，所述支撑层与所述导电层之间设有导电材料。

5.根据权利要求1～3任意一项所述的柔性复合导电膜，其特征在于，所述支撑层与导电层之间设有熔融层，所述熔融层的熔融温度低于应用所述柔性复合导电膜的电池的热失控温度。

6.根据权利要求4所述的柔性复合导电膜，其特征在于，所述支撑层进行电晕或等离子处理形成粗糙表面。

7.权利要求1～6任意一项所述的柔性复合导电膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的柔性复合导电膜的制备方法，其特征在于，所述支撑层的厚度为3～8um，所述导电层的厚度为100nm～2um。

9.根据权利要求8所述的柔性复合导电膜的制备方法，其特征在于，在步骤s2后，在支撑层上采用涂覆的方式设置导电材料，然后进行烘干。

10.根据权利要求8所述的柔性复合导电膜的制备方法，其特征在于，在步骤s2后，通过磁控或者真空蒸镀的将熔融层设置在支撑层上。

技术总结
本发明涉及一种柔性复合导电膜及其制备方法，柔性复合导电膜包括支撑层和导电层，其特征在于，所述支撑层包括与所述导电层相连的连接表面，所述连接表面扫描成像呈现出起伏状并包括多个波峰和波谷，拉伸所述支撑层使得所述连接表面在扫描成像中呈现的最大波峰和最大波谷的之差的绝对值小于10mm，所述导电层镀附在所述支撑层的连接表面上。本发明的柔性复合导电膜的支撑层在拉力作用下，表面的起伏高度之差小于10mm，支撑层用于镀膜时，镀在支撑层上的导电层不会堆积在一块，导电层更加均匀，性能更好。

技术研发人员：臧世伟
受保护的技术使用者：深圳金美新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15