复合集流体及其制备方法和应用以及锂离子电池与流程

本发明涉及复合集流体，具体涉及一种复合集流体及其制备方法和应用以及锂离子电池。

背景技术：

1、电子行业和新能源汽车行业的发展需要进一步提高锂离子电池的能量密度和安全性。传统锂电池所采用的集流体以金属箔为主，其总重量约占锂电池整体的8％左右，降低锂电池总重量，也即降低集流体重量，是提高锂离子电池能量密度和安全性的重要方法之一。

2、复合集流体是一种以聚对苯二甲酸乙二酯(pet)等柔性薄膜材质为基础材料，两边分别采用先进工艺沉积金属铜或铝层而制成的新型材料。用这种新材料替换锂电池中使用的铜箔和铝箔，能大大提高电池能量密度，及安全性能，降低金属资源消耗。

3、目前，复合集流体一般采用卷对卷真空镀膜技术进行制备：通过卷对卷蒸发镀膜工艺在柔性基材表面沉积一定厚度的金属膜层，使金属膜层具有一定的导电性，用其替代传统的金属铜铝箔。或者通过卷对卷磁控溅射工艺在柔性基材表面通过多次反复沉积金属膜层，使金属膜层具有一定的导电性。

4、但是，这两种制备方法普遍存在以下缺陷：1)通过真空卷对卷镀膜设备直接在柔性基材上蒸镀金属膜层，金属粒子只有热能(0.1～0.2ev)，金属粒子与柔性基材之间只存在物理吸附，柔性基材表面没有任何官能团的暴露，金属膜层与基材之间没有化学键合，导致金属膜层与柔性基材的结合力较弱，进而，用此方法制备的电池也存在金属层和柔性基材剥离的风险，增加了电池的安全隐患。2)通过磁控溅射技术在柔性基材表面沉积金属膜层，金属粒子能量为5-10ev,具有较高的能量，膜层材料与基底结合力相对较好，但成膜速率速率较低，达到导电性要求往往需要往复镀膜十几次，严重限制了设备产能，生产成本较高。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决复合集流体制备工艺中存在的生产成本高、导电层与柔性基材结合力差的问题，提供一种复合集流体及其制备方法和应用以及锂离子电池。

2、为了实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种复合集流体的制备方法，其中，所述方法包括：先以氩气与氧气的混合气为离子源供气，对基材进行轰击处理，然后再以cu、al、ni、au和ag中的一种为金属源进行真空蒸镀，在基材上制备金属膜层，得到复合集流体。

3、本发明的第二方面提供了一种利用本发明第一方面所述的方法制备得到的复合集流体。

4、本发明的第三方面提供了本发明第二方面所述的复合集流体在制备锂离子电池中的应用。

5、本发明的第四方面提供了一种包含本发明第二方面所述的复合集流体的锂离子电池。

6、通过上述技术方案，本发明所取得的有益技术效果如下：

7、本发明提供的复合集流体的制备方法，以氩气与氧气的混合气为离子源供气，对基材进行轰击处理，在一次真空蒸镀中完成粘结层和导电层的制备，可提升复合集流体中层与层之间的连接强度，简化生产流程，减少基材卷绕次数和受热次数，降低制备得到的复合集流体出现褶皱或烫伤等缺陷的概率。

技术特征：

1.一种复合集流体的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述混合气中氩气的体积含量占比为5-50％。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述轰击处理的离子源选自霍尔源、阳极层离子源、考夫曼离子源和射频离子源中的一种。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，所述基材为柔性基材，选自聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷和聚酰亚胺中的一种；

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的制备方法，其中，所述轰击处理的操作条件包括：离子源供气流速为20-500sccm，离子源功率为50-2000w，电流为0.2-10a，电压为100-1000v。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的制备方法，其中，所述真空蒸镀的操作条件包括：本底真空度不高于8e-3pa，水分压不高于5.0e-2pa，主辊温度为-25℃至35℃。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的制备方法，其中，所述方法在卷对卷真空镀膜机中进行；

8.一种利用权利要求1-7中任意一项所述的制备方法制备得到的复合集流体；

9.权利要求8所述的复合集流体在制备锂离子电池中的应用。

10.一种包含权利要求8所述的复合集流体的锂离子电池。

技术总结
本发明涉及复合集流体技术领域，具体涉及一种复合集流体及其制备方法和应用以及锂离子电池。复合集流体的制备方法包括：先以氩气与氧气的混合气为离子源供气，对基材进行轰击处理，然后再以Cu、Al、Ni、Au和Ag中的一种为金属源进行真空蒸镀，在基材上制备金属膜层，得到复合集流体。本发明提供的复合集流体的制备方法，与现有技术相比，可在一次真空蒸镀中完成粘结层和导电层的制备，提升复合集流体中层与层之间的连接强度。简化生产流程，减少基材卷绕次数，降低制备得到的复合集流体出现褶皱或烫伤等缺陷的概率。

技术研发人员：侯建洋,李东亮,刘钢,公秀凤,姜宏峰,姜艳茹,孙欣森
受保护的技术使用者：安迈特科技（北京）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27