一种集流体、电池及用电设备的制作方法

本申请属于电池，具体涉及一种集流体、电池及用电设备。

背景技术：

1、在无负极锂电池中，采用集流体替代传统的负极活性材料作为负极，在充电过程中，锂离子在负极集流体表面与电子结合，发生锂的沉积行为；在放电过程中，沉积在负极集流体上的锂金属发生溶解，重新回到正极当中。由于无负极锂电池中没有负极活性材料，使得电池的能量密度和安全性得到了极大的提升。

2、相关技术的无负极锂电池中，通常采用片状的铜箔作为负极集流体。然而，在电池充放电过程中，锂离子会在铜箔的表面无序沉积形成锂枝晶，存在刺穿隔膜的风险。

技术实现思路

1、本申请旨在提供一种集流体、电池及用电设备，至少解决相关技术中采用铜箔作为负极集流体，锂离子会在铜箔的表面无序沉积形成锂枝晶，存在刺穿隔膜的风险的问题之一。

2、为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

3、第一方面，本申请实施例提出了一种集流体，包括：沿第一方向层叠设置的支撑层、第一结构层和第二结构层；

4、所述第一结构层附着于所述支撑层的表面，所述第二结构层设于所述支撑层朝向所述第一结构层的一侧；沿所述第一方向，所述第二结构层中设有多个贯穿结构，所述贯穿结构具有侧壁，所述侧壁与所述第一结构层围合形成沉积槽，所述沉积槽用于容纳电解质离子的沉积物。

5、可选地，所述支撑层沿所述第一方向的一侧设有所述第一结构层和所述第二结构层。

6、可选地，所述支撑层沿所述第一方向的两侧均设有所述第一结构层和所述第二结构层。

7、可选地，所述贯穿结构包括沿所述第一方向相对设置的开口部和底部，所述底部靠近所述第一结构层设置；由所述底部到所述开口部的方向，所述贯穿结构沿垂直于所述第一方向的截面面积递减。

8、可选地，所述贯穿结构包括沿所述第一方向相对设置的开口部和底部，所述底部靠近所述第一结构层设置；

9、沿第二方向，所述开口部的结构尺寸为d1，所述底部的结构尺寸为d2，满足：d1＜d2，其中，所述第二方向垂直于所述第一方向。

10、可选地，所述开口部的结构尺寸d1，以及所述底部的结构尺寸d2，还满足：1＜d2/d1≤5。

11、可选地，所述多个贯穿结构间隔排布，相邻两个所述贯穿结构之间的孔壁厚度为hμm，满足：0.1≤h≤5，其中，所述第二方向垂直于所述第一方向。

12、可选地，所述贯穿结构的侧壁与所述第一结构层之间的夹角为a，满足：40°≤a＜90°。

13、可选地，所述集流体至少满足以下条件之一：

14、i)沿所述第一方向，所述支撑层的厚度为h1μm，满足：2≤h1≤50；

15、ii)沿所述第一方向，所述第一结构层的厚度为h2 nm，满足：2≤h1≤100；

16、iii)沿所述第一方向，所述第二结构层的厚度为h3μm，满足：5≤h3≤50。

17、第二方面，本申请实施例提出了一种电池，包括上述任一项所述的集流体。

18、第三方面，本申请实施例提出了一种用电设备，包括上述电池。

19、在本申请的实施例中，通过将集流体设置为多层结构，利用支撑层为集流体提供一定的机械强度，在支撑层表面附着第一结构层，利用第一结构层为电解质离子沉积提供活性位点，并在支撑层朝向第一结构层的一侧设置第二结构层，第二结构层中设有多个贯穿的贯穿结构，每个贯穿结构的侧壁与第一结构层围合形成沉积槽，利用沉积槽可以容纳电解质离子的沉积物。这样，在集流体用于电池时，电解质离子可以在多个沉积槽内沉积，从而能够减缓枝晶生长；同时，利用沉积槽可以对沉积物起到一定的限制作用，从而降低沉积物刺穿隔膜的风险。

20、本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种集流体，其特征在于，包括：沿第一方向层叠设置的支撑层、第一结构层和第二结构层；

2.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述支撑层沿所述第一方向的一侧设有所述第一结构层和所述第二结构层。

3.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述支撑层沿所述第一方向的相对两侧均设有所述第一结构层和所述第二结构层。

4.根据权利要求1～3任一项所述的集流体，其特征在于，所述贯穿结构包括沿所述第一方向相对设置的开口部和底部，所述底部靠近所述第一结构层设置；由所述底部到所述开口部的方向，所述贯穿结构沿垂直于所述第一方向的截面面积递减。

5.根据权利要求1～3任一项所述的集流体，其特征在于，所述贯穿结构包括沿所述第一方向相对设置的开口部和底部，所述底部靠近所述第一结构层设置；

6.根据权利要求5所述的集流体，其特征在于，所述开口部的结构尺寸d1，以及所述底部的结构尺寸d2，还满足：1＜d2/d1≤5。

7.根据权利要求1～3任一项所述的集流体，其特征在于，所述多个贯穿结构间隔排布，沿第二方向，相邻两个所述贯穿结构之间的孔壁厚度为d3μm，满足：0.1≤d3≤5，其中，所述第二方向垂直于所述第一方向。

8.根据权利要求1～3任一项所述的集流体，其特征在于，所述贯穿结构的侧壁与所述第一结构层之间的夹角为a，满足：40°≤a＜90°。

9.根据权利要求1～3任一项所述的集流体，其特征在于，所述集流体至少满足以下条件之一：

10.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的集流体。

11.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求10所述的电池。

技术总结
本申请公开了一种集流体、电池及用电设备，集流体包括：沿第一方向层叠设置的支撑层、第一结构层和第二结构层；第一结构层附着于支撑层的表面，第二结构层设于支撑层朝向第一结构层的一侧；沿第一方向，第二结构层中设有多个贯穿结构；贯穿结构具有侧壁，侧壁与第一结构层围合形成沉积槽，沉积槽用于容纳电解质离子的沉积物。这样，在集流体用于电池时，电解质离子可以在集流体中的多个沉积槽内均匀沉积，从而能够减缓枝晶生长；同时，利用沉积槽可以对沉积物起到一定的限制作用，从而降低沉积物刺穿电池隔膜的风险。

技术研发人员：吴璇,谢静,樊晶晶,郭姿珠,马永军
受保护的技术使用者：比亚迪股份有限公司
技术研发日：20230731
技术公布日：2024/2/1