复合集流体、复合极片、锂电池及其制造方法与流程

本公开涉及锂电池，具体而言，涉及一种复合集流体、复合极片、锂电池及其制造方法。

背景技术：

1、锂离子电池，简称锂电池，作为一种高效的能量储存设备被广泛的应用于人类的日常生活中。传统锂离子电池电芯内部包含成对的正极片和负极片，正极片及负极片通过多层叠加或正极片及负极片卷绕实现不同容量的电池电芯。传统的锂离子电池中，采用铝箔作正极集流体金属材料，铜箔作负极集流体金属材料，一方面，浪费铜资源，另外，由于铜箔厚度较厚，导致锂电池整体尺寸较大，且铜箔表面易腐蚀，增加了电池的内阻。

技术实现思路

1、本公开的目的在于提供一种复合集流体、复合极片、锂电池及其制造方法，至少能够解决目前锂电池表面氧化或腐蚀的技术问题。

2、本公开实施例提供一种复合集流体，用于锂电池，包括：

3、基片；

4、多个第一线型导电结构，所述多个第一线型导电结构以预设间距大致平行的沿所述基片表面延伸；

5、第一包覆层，连续性地包裹于所述多个第一线型导电结构远离所述基片的一侧，及连续性地包裹于每一个所述第一线型导电结构的侧面，使得所述第一包覆层在所述基片的正投影与所述基片重叠；

6、多个第二线型导电结构，所述多个第二线型导电结构以所述预设间距大致平行的沿所述基片表面延伸；

7、第二包覆层，连续性地包裹于所述多个第二线型导电结构远离所述基片的一侧，及连续性地包裹于每一个所述第二线型导电结构的侧面，使得所述第二包覆层在所述基片的正投影与所述基片重叠；

8、其中，所述多个第一线型导电结构与多个第二线型导电结构相对于所述基片对称设置。

9、在一些实施例中，所述复合集流体还包括：

10、第一结合层，通过物理气相沉积的方式设置于所述多个第一线型导电结构和所述基片之间，配置为使所述多个第一线型导电结构和所述基片稳定结合；

11、第二结合层，通过物理气相沉积的方式设置于所述多个第二线型导电结构和所述基片之间，配置为使所述多个第二线型导电结构和所述基片稳定结合。

12、在一些实施例中，所述物理气相沉积选自以下至少之一：真空溅射镀、真空离子镀或真空蒸镀。

13、在一些实施例中，所述第一包覆层包括：

14、第一隔离层，设置于所述第一包覆层的远离所述基片的一侧；

15、第一中间层，设置于所述第一包覆层的靠近所述基片的一侧，配置为防止所述第一隔离层和所述第一线型导电结构之间的扩散；

16、第一防氧化层，设置于所述第一隔离层的远离所述基片的一侧，配置为防止所述第一隔离层氧化；以及，

17、所述第二包覆层包括：

18、第二隔离层，设置于所述第二包覆层的远离所述基片的一侧；

19、第二中间层，设置于所述第二包覆层的靠近所述基片的一侧，配置为防止所述第二隔离层和所述第二线型导电结构之间的扩散；

20、第二防氧化层，设置于所述第二隔离层的远离所述基片的一侧，配置为防止所述第二隔离层氧化。

21、在一些实施例中，所述第一隔离层、所述第一中间层、所述第一防氧化层在所述基片上的正投影重叠；以及

22、所述第二隔离层、所述第二中间层、所述第二防氧化层在所述基片上的正投影重叠。

23、在一些实施例中，所述基片的材料的抗拉强度≥150mpa；或者，

24、所述基片的材料在150℃下处理30min后的热收缩率≤3％；或者，

25、所述基片的厚度为1-10μm。

26、在一些实施例中，所述第一线型导电结构和/或所述第二线型导电结构的厚度分别为0.1-2μm；或者，

27、所述第一线型导电结构和/或所述第二线型导电结构与所述基片之间的结合力≥0.5n/15mm；

28、所述第一线型导电结构和/或所述第二线型导电结构的电阻率≤8μω·cm。

29、在一些实施例中，所述第一线型导电结构和/或所述第二线型导电结构的材料为al，所述第一隔离层和/或第二隔离层的材料为cu。

30、在一些实施例中，所述第一隔离层和第二隔离层的厚度分别为1-1500nm；或者，

31、所述第一隔离层与所述第一导电层之间的结合力和/或所述第二隔离层与所述第二导电层之间的结合力≥0.5n/15mm。

32、在一些实施例中，所述第一隔离层和所述第二隔离层的材料相同，所述第一线型导电结构和所述第二线型导电结构的材料相同；所述第一中间层和所述第二中间层的材料相同；所述第一隔离层、所述第一线型导电结构和所述第一中间层的材料互不相同。

33、在一些实施例中，所述第一防氧化层和/或第二防氧化层选自以下至少之一：有铬钝化液、无铬钝化液或有机类钝化液。

34、本公开还提供一种复合极片，所述复合极片包括如上任一项所述的复合集流体。

35、本公开还提供一种锂电池，包括如上所述的复合极片。

36、本公开还提供一种复合集流体的制造方法，所述制造方法包括：

37、提供基片；

38、以预设间距大致平行的沿所述基片表面延伸地设置多个第一线型导电结构；

39、设置第一包覆层使其连续性地包裹于所述多个第一线型导电结构远离所述基片的一侧，及连续性地包裹于每一个所述第一线型导电结构的侧面，使得所述第一包覆层在所述基片的正投影与所述基片重叠；

40、以预设间距大致平行的沿所述基片表面延伸地设置多个第二线型导电结构；

41、设置第二包覆层使其连续性地包裹于所述多个第二线型导电结构远离所述基片的一侧，及连续性地包裹于每一个所述第二线型导电结构的侧面，使得所述第二包覆层在所述基片的正投影与所述基片重叠；

42、其中，所述多个第一线型导电结构与多个第二线型导电结构相对于所述基片对称设置。

43、在一些实施例中，所述方法还包括：

44、至少在所述多个第一线型导电结构和所述基片之间设置第一结合层，以使所述多个第一线型导电结构和所述基片稳定结合；

45、至少在所述多个第二线型导电结构和所述基片之间设置第二结合层，以使所述多个第二线型导电结构和所述基片稳定结合。

46、在一些实施例中，所述方法还包括：

47、设置第一包覆层使其连续性地包裹于所述多个第一线型导电结构远离所述基片的一侧，及连续性地包裹于每一个所述第一线型导电结构的侧面包括：

48、在所述第一隔离层的靠近所述第一线型导电结构的一侧设置第一中间层；

49、在所述第一中间层的远离所述基片的一侧设置第一隔离层，其中所述第一中间层配置为防止所述第一隔离层和所述第一线型导电结构之间的扩散，以及，

50、设置第二包覆层使其连续性地包裹于所述多个第二线型导电结构远离所述基片的一侧，及连续性地包裹于每一个所述第二线型导电结构的侧面包括：

51、在所述第二隔离层的靠近所述第二线型导电结构的一侧设置第二中间层；

52、在所述第二中间层的远离所述基片的一侧设置第二隔离层，其中所述第二中间层配置为防止所述第二隔离层和所述第二线型导电结构之间的扩散。

53、在一些实施例中，还包括：

54、在所述第一隔离层的远离所述基片的一侧设置第一防氧化层；以及，

55、在所述第二隔离层的远离所述基片的一侧设置第二防氧化层。

56、在一些实施例中，在所述第一隔离层的远离所述基片的一侧设置第一防氧化层和/或在所述第二隔离层的远离所述基片的一侧设置第二防氧化层的方法包括以下至少一种：

57、刮涂、辊涂、喷涂、化学气相沉积、等离子气相沉积、原子层沉积、脉冲激光沉积、真空蒸镀、离子镀、射频溅射、磁控溅射或反应溅射。

58、在一些实施例中，在所述第一隔离层的远离所述基片的一侧设置第一防氧化层和/或在所述第二隔离层的远离所述基片的一侧设置第二防氧化层的方法包括：

59、在所述第一隔离层的远离所述基片的一侧通过喷淋或者浸泡有铬钝化液、无铬钝化液或有机类钝化液形成所述第一隔离层氧化层；以及，

60、在所述第二隔离层的远离所述基片的一侧通过喷淋或者浸泡有铬钝化液、无铬钝化液或有机类钝化液形成所述第二隔离层氧化层。

61、本公开还提供一种复合极片的制造方法，包括如上任一项所述的复合集流体的制造方法。

62、本公开还提供一种锂电池的制造方法，包括如上所述的复合极片的制造方法。

63、与相关技术相比，本公开具有如下的技术效果：

64、1、本公开中提供的负极复合集流体，可替代传统的铜作为负极集流体，节约铜资源和成本；

65、2、本公开中的阻挡层为连续、致密的薄膜结构，可以防止负极li-al材料的合金化，并且能够提高复合集流体的导电性；

66、3、通过在复合集流体中设置保护层，可以降低集流体与活性物之间的界面电阻，进而降低利用本公开中的复合集流体制备得到锂离子电池的内阻，改善锂离子电池的倍率性能和循环性能；

67、4、本公开的负极复合集流体中离散的线型导电结构外设置覆盖层，可以在切割应用过程中可以防止li-al端部腐蚀；

68、5、本公开所述的负极复合集流体，厚度方面可以做的非常薄，可以提升锂电池的有效能量体积比；

69、6、用pvd的方法在聚合物层和导电层之间设计结合层结构，增强聚合物层和导电层之间的结合力。