一种复合集流体及其制备方法、极片及二次电池与流程

本发明属于电池生产制造的，具体涉及一种复合集流体及其制备方法、极片及二次电池。

背景技术：

1、随着科技的进步，各国正在致力于绿色、高效二次电池的研发与发展。在诸多二次电池中，以锂离子电池为代表的新型电池技术逐渐引领了潮流，主要得益于其独特的优势，例如高能量密度、大功率密度、高工作电压、轻质量、体积小巧、寿命长久、安全性佳、环保等特点。这些性能优越的特点使得锂离子电池在便携式电器、电动工具、大规模储能设备、电动交通动力电源等众多领域都有着广泛的应用。

2、进入2023年，动力电池和储能电池行业进入了产能快速增长的时期，各主流电池厂家早期规划的大规模生产基地基本已经竣工，这导致了电池产能的相对过剩。在这个阶段，电池产品的成本控制和安全性设计被视为重中之重，日益成为每家电池制造商所关注的核心竞争力。

3、在降低电芯成本方面，主要包括bom成本降低(bill of materials)及技术成本降低。bom成本降低指的是使用更低成本的材料，但这种降本方式受限于供应链产能，市场价格的变化影响较大，波动性强。相反，技术成本降低，如提高产品良品率，减少箔材、隔膜、电解液的用量等，其稳定性和综合效益往往更高。其中，厚电极技术，即通过将涂布的面密度增大，能极大的减少箔材和隔膜的用量，被认为是当前技术降本的重要途径。

4、但是，厚电极技术依然面临着电解液浸润的问题。为解决该问题，常见的做法是在涂层表面构建凹槽以增加其浸润度。然而，这种方法会加大电极材料的消耗，同时也可能产生大量粉尘，提高了短路的风险，不利于大规模生产。因此，找寻一种既能提升电池性能，又能在成本和安全性上得到优化的解决方案，成为了研发人员面临的紧迫任务。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种复合集流体及其制备方法、极片及二次电池，本申请提供的复合集流体能极大的改善厚电极的浸润效果，提高电芯的循环性能和存储性能，而且能够有效降低金属箔材的使用成本，降低电芯的重量，提高电芯的能量密度。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

3、一种复合集流体，包括：

4、塑料基材，所述塑料基材的至少一个表面设置有若干个凹槽；

5、金属层，设置于所述塑料基材的表面；

6、所述金属层的表面形成有若干个与所述凹槽相对应的凹陷部。

7、优选的，所述塑料基材为pet、pp、pe、pi中的至少一种。

8、优选的，所述金属层为铜层或铝层，所述铜层或铝层通过磁控溅射的方式镀设在所述塑料基材的表面。

9、优选的，若干个所述凹槽的形状均相同，所述凹槽的形状为方形。

10、优选的，所述凹槽的槽宽a为100μm～200μm，槽深b为0.6μm～1μm。

11、优选的，所述凹槽的槽宽a和槽深b满足关系式：ab＝200μm2。

12、优选的，所述凹槽的槽深b和所述金属层的厚度c满足关系式：0.2≤b/c≤0.35。

13、优选的，所述金属层的厚度一致，所述金属层的厚度c为2.5μm～4μm。

14、本发明还提供一种以上所述的复合集流体的制备方法，包括如下步骤：

15、s1、通过模具制作具有凹槽的塑料基材；

16、s2、采用磁控溅射的方式在所述塑料基材表面喷涂同一厚度的金属层。

17、本发明还提供一种极片，包括以上所述的复合集流体，所述复合集流体的表面设置有正极活性材料层或负极活性材料层。

18、优选的，所述正极活性材料层或负极活性材料层的面密度为10～12mg/cm2。

19、本发明还提供一种二次电池，包括以上所述的极片。

20、本发明的有益效果在于：本发明的复合集流体包括塑料基材，所述塑料基材的至少一个表面设置有若干个凹槽；金属层，设置于所述塑料基材的表面；所述金属层的表面形成有若干个与所述凹槽相对应的凹陷部。相比于现有技术，本发明通过在塑料基材上设置凹槽，再在塑料基材上设置金属层，这样不仅能够极大的改善厚电极的浸润效果，提高电芯的循环性能和存储性能，而且能够有效降低金属箔材的使用成本，降低电芯重量，提高电芯的能量密度；此外，本申请还能够减少化成所需的时间，降低生产的时间成本，提高电芯量产的产能。

技术特征：

1.一种复合集流体，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述塑料基材(1)为pet、pp、pe、pi中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述金属层(3)为铜层或铝层，所述铜层或铝层通过磁控溅射的方式镀设在所述塑料基材(1)的表面。

4.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，若干个所述凹槽(2)的形状均相同，所述凹槽(2)的形状为方形。

5.根据权利要求4所述的复合集流体，其特征在于，所述凹槽(2)的槽宽a为100μm～200μm，槽深b为0.6μm～1μm。

6.根据权利要求5所述的复合集流体，其特征在于，所述凹槽(2)的槽宽a和槽深b满足关系式：ab＝200μm2。

7.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述凹槽(2)的槽深b和所述金属层(3)的厚度c满足关系式：0.2≤b/c≤0.35。

8.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述金属层(3)的厚度一致，所述金属层(3)的厚度c为2.5μm～4μm。

9.一种根据权利要求1～8任一项所述的复合集流体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.一种极片，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述的复合集流体，所述复合集流体的表面设置有正极活性材料层或负极活性材料层。

11.根据权利要求10所述的极片，其特征在于，所述正极活性材料层或负极活性材料层的面密度为10～12mg/cm2。

12.一种二次电池，其特征在于，包括权利要求10～11任一项所述的极片。

技术总结
本发明属于电池生产制造技术领域，具体涉及一种复合集流体及其制备方法、极片及二次电池，该复合集流体包括塑料基材，所述塑料基材的至少一个表面设置有若干个凹槽；金属层，设置于所述塑料基材的表面；所述金属层的表面形成有若干个与所述凹槽相对应的凹陷部。相比于现有技术，本发明通过在塑料基材上增加凹槽，再在塑料基材上设置金属层，这样不仅能够极大的改善厚电极的浸润效果，提高电芯的循环性能和存储性能，而且能够有效降低金属箔材的使用成本，提高电芯的能量密度。

技术研发人员：褚子豪,裴新来,李华伟,吕新坡,丁春祥
受保护的技术使用者：盛虹动能科技（泰州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5