集流体、极片及集流体的制备方法与流程

本申请涉及锂离子电池，具体而言，涉及一种集流体、极片及集流体的制备方法。

背景技术：

1、锂离子电池作为一种环境友好的锂二次电池，因高比能量、高比功率、长循环寿命、高低温性能良好等特点，已被广泛应用于各种电子领域中。集流体作为电池中汇集电流的部件，能将电池活性物质产生的电流汇集起来后以较大的电流输出，从而起到将化学能转化为电能的作用。与传统集流体相比，现有的集流体是一种“三明治”结构的电池材料，即以高分子材料作为中间层，利用真空镀膜等工艺将铜等金属镀在中间层的上下两面，形成一种双层金属电层的复合材料。

2、复合集流体用于电池中可作为负极或者正极。当金属镀层为铜时，铜复合集流体一般作为负极；当金属镀层为铝时，铝复合集流体一般作为正极。然而，在电池充放电循环过程中，现阶段的复合集流体不能防止集流体上的导电材料被腐蚀，且不能为电池补锂，容易导致电池循环性能下降。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于提供一种集流体、极片及集流体的制备方法，以解决现有技术中的复合集流体上的导电材料易被腐蚀，且复合集流体不能为电池补锂的问题。

2、根据本申请的一个方面，提供了一种集流体，包括：

3、支撑层，沿x方向，所述支撑层包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；

4、导电层，所述导电层分别设置于所述第一表面和所述第二表面；

5、补锂层，所述补锂层设置于所述导电层背离所述支撑层的表面，且所述补锂层的电极电位低于所述导电层的电极电位。

6、进一步地，所述补锂层采用锂碳合金、锂硅合金、锂氮合金、锂氧合金和锂硫合金中的至少一种制备而成。

7、进一步地，沿x方向，所述补锂层的厚度为10nm至1000nm。

8、进一步地，所述集流体还包括耐腐蚀层，所述耐腐蚀层设置于所述导电层和所述补锂层之间。

9、进一步地，所述耐腐蚀层采用金属合金和非金属中的至少一种制备而成。

10、进一步地，所述集流体还包括通孔，所述通孔包括多个，多个所述通孔间隔设置于所述补锂层上，并沿x方向贯穿于所述补锂层和所述导电层。

11、进一步地，所述导电层采用铜、金、铅、锰和钯中的至少一种制备而成；和/或，

12、所述支撑层采用聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对萘二甲酸乙二醇酯、及聚对苯二甲酰对苯二胺，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、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、硅橡胶和聚碳酸酯中的至少一种制备而成。

13、进一步地，沿x方向，所述支撑层的厚度为3μm至8μm；和/或，

14、沿x方向，所述导电层的厚度为10nm至2000nm。

15、另一方面，本申请还提供了一种集流体的制备方法，所述集流体的制备方法包括上述集流体，所述集流体的制备方法包括：

16、步骤s1：获取所述支撑层，在真空环境下，采用磁控溅射法或者真空蒸镀法在所述第一表面和所述第二表面制备得到所述导电层；

17、步骤s2：采用磁控溅射法或者真空蒸镀法在所述导电层背离所述支撑层的表面制备得到所述补锂层；

18、步骤s3：采用扎孔法、压孔法、腐蚀法、电解法、电镀法、激光刻蚀法中的一种方法在所述补锂层的表面制备得到通孔，且所述通孔沿x方向贯穿于所述补锂层和所述导电层。

19、另一方面，本申请还提供了一种电极片，所述电极片包括上述的集流体。

20、在本申请中，集流体可以先采用磁控溅射或者真空蒸镀的方式将导电层溅射或者镀覆在支撑层的表面，再利用磁控溅射或者真空蒸镀的方法将补锂层溅射或者镀覆在导电层背离支撑层的两个表面。实际使用该集流体时，由于导电层和补锂层之间存在电位差，当导电层与补锂层相互接触时，导电层和补锂层之间构成电偶腐蚀，即电极电位低的补锂层作为阳极发生溶解，从而释放出锂离子，而电极电位高的导电层作为阴极发生较小的溶解或者完全不溶解，从而在一定程度上避免导电层被氧化腐蚀。相对于现有技术中的集流体用于电池中作为负极而言，本申请中增加的补锂层不仅可以避免导电层在电池工作过程中被氧化腐蚀，还可以持续为电池进行锂离子的补充。

技术特征：

1.一种集流体，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述补锂层(30)采用锂碳合金、锂硅合金、锂氮合金、锂氧合金和锂硫合金中的至少一种制备而成。

3.根据权利要求2所述的集流体，其特征在于，沿x方向，所述补锂层(30)的厚度为10nm至1000nm。

4.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述集流体还包括耐腐蚀层(40)，所述耐腐蚀层(40)设置于所述导电层(20)和所述补锂层(30)之间。

5.根据权利要求4所述的集流体，其特征在于，所述耐腐蚀层(40)采用金属合金和非金属中的至少一种制备而成。

6.根据权利要求4所述的集流体，其特征在于，所述集流体还包括通孔(50)，所述通孔(50)包括多个，多个所述通孔(50)间隔设置于所述补锂层(30)上，并沿x方向贯穿于所述补锂层(30)和所述导电层(20)。

7.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述导电层(20)采用铜、金、铅、锰和钯中的至少一种制备而成；和/或，

8.根据权利要求6所述的集流体，其特征在于，沿x方向，所述支撑层(10)的厚度为3μm至8μm；和/或，

9.一种集流体的制备方法，其特征在于，所述集流体的制备方法包括权利要求1至8中任一项所述的集流体，所述集流体的制备方法包括：

10.一种电极片，其特征在于，所述电极片包括权利要求1至8中任一项所述的集流体。

技术总结
本发明公开了一种集流体、极片及集流体的制备方法。集流体包括支撑层、导电层以及补锂层。沿X方向，所述支撑层包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；所述导电层分别设置于所述第一表面和所述第二表面；所述补锂层设置于所述导电层背离所述支撑层的表面，且所述补锂层的电极电位低于所述导电层的电极电位。本申请可以解决现有技术中的复合集流体上的导电材料易被腐蚀，且复合集流体不能为电池补锂的问题。

技术研发人员：臧世伟
受保护的技术使用者：重庆金美新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17