一种复合集流体

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种复合集流体。

背景技术

现有的锂离子电池中的集流体主要分为两类，一类是以纯金属箔材作为集流体，如正极极片使用铝箔，负极极片使用铜箔，以实现电流的汇集。但是这种纯金属箔材对于电池能量密度的提升已经达到了较高的水平，即箔材的质量在电芯总质量中的占比基本无法再降低，导致极片已经很难再往更薄的厚度上进行改进，否则会造成成本、品质极难控制。

另一类为复合集流体，其结构如图1所示，包括高分子材料层01和分别复合于所述高分子材料层01两侧的金属材料层02，这种复合集流体能够降低集流体在单位面积的质量，实现锂电池的高能量密度和轻量化。但是，现有的复合集流体阻燃性较差、安全性低的问题。

发明内容

本发明提供一种复合集流体，以解决现有的复合集流体安全性低、阻燃性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种复合集流体，包括一高分子绝缘层和一金属层，所述高分子绝缘层的一侧表面与所述金属层的一侧表面贴合；所述高分子绝缘层中添加有绝缘阻燃材料，或者所述高分子绝缘层的上和/或下表面复合有含有所述绝缘阻燃材料的阻燃层，或者所述高分子绝缘层由高分子绝缘单体与所述绝缘阻燃材料的单体共聚得到。

较佳地，所述绝缘阻燃材料由磷酸酯类、含氟烃基氮代磷酸酯类、亚磷酸酯类、硅烷类、有机卤代物类或磷腈类中的一种或其中至少两种单体的共聚而成。

较佳地，所述金属层与所述高分子绝缘层贴合的表面为第一表面，所述高分子绝缘层与所述金属层贴合的表面为第二表面，所述第一表面在第一方向上延伸至所述第二表面的外侧。

较佳地，所述第一表面延伸至所述第二表面的外侧的部分为第一延伸面，所述第一延伸面对应所述金属层的第一连接端，将所述第一连接端作为极耳。

较佳地，所述第一表面延伸至所述第二表面的外侧的部分为第一延伸面，所述第一延伸面对应所述金属层的第一连接端，所述第一连接端与外接的极耳连接。

较佳地，在第二方向上，所述第二表面延伸至所述第一表面的外侧，所述第二方向与所述第一方向相反。

较佳地，所述第二表面延伸至所述第一表面的外侧的部分为第二延伸面，所述第二延伸面对应所述高分子绝缘层的第二连接端，所述第二连接端用于封装。

较佳地，所述高分子绝缘层采用聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氯乙烯或聚苯乙烯中的一种或多种单体制成。

较佳地，所述高分子绝缘层的厚度为2～15μm。

较佳地，所述金属层采用金属箔制成或在非金属层表面涂覆所述金属箔制成，所述金属箔包括铝箔、铜箔、镍箔、钛箔、银箔、镍铜合金箔、铝锆合金箔、不锈钢箔中的一种或几种。

较佳地，所述金属层的厚度为1～15μm。

与现有技术相比，本发明提供的复合集流体具有如下优点：

1、本发明一方面利用高分子绝缘层提高集流体的力学性能，另一方面采用单面复合的金属层，能够降低金属层的切割毛刺，提高电池的安全性；

2、本发明通过将绝缘阻燃材料与高分子绝缘材料进行复合，得到了具有阻燃功能的高分子绝缘层，从而解决了复合集流体阻燃性差的问题，进一步提升了锂电池的安全性。

附图说明

图1为现有的复合集流体的结构示意图；

图2为本发明实施例一中复合集流体的结构示意图；

图3a至3c分别为本发明实施例二中复合集流体的结构示意图；

图4为本发明实施例三中复合集流体的结构示意图；

图5为本发明实施例四中复合集流体的结构示意图。

图中：01-高分子材料层；02-金属材料层；

10-高分子绝缘层、11-第二表面、12-第二延伸面、13-第二连接端、14-阻燃层、20-金属层、21-第一表面、22-第一延伸面、23-第一连接端。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，下面结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的复合集流体具体实施方式进行详细说明。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例详细说明中将可清楚的呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而实施方式以及附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

实施例一

本发明提供的复合集流体，如图2所示，包括一高分子绝缘层10和一金属层20，所述高分子绝缘层10的一侧表面与所述金属层20的一侧表面贴合；所述高分子绝缘层10中添加有绝缘阻燃材料，所述高分子绝缘层10也可以由高分子绝缘单体与所述绝缘阻燃材料的单体共聚得到。本发明一方面利用高分子绝缘层10提高集流体的力学性能，另一方面采用单面复合的金属层20，能够降低金属层20的切割毛刺，提高电池的安全性；本发明还通过将绝缘阻燃材料与高分子绝缘材料进行复合，得到了具有阻燃功能的高分子绝缘层，从而解决了复合集流体阻燃性差的问题，进一步提升了锂电池的安全性。

在一些实施例中，所述绝缘阻燃材料可以由磷酸酯类(例如磷酸三甲酯(TMP)和磷酸三乙酯(TEP)等)、含氟烃基氮代磷酸酯类、亚磷酸酯类、硅烷类、有机卤代物类或磷腈类(例如环状磷腈和高分子聚磷腈等)中的一种或其中至少两种单体聚合而成，能够使复合集流体具有阻燃性能即可。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于：通过在所述高分子绝缘层10的上和/或下表面复合含有所述绝缘阻燃材料的阻燃层14，使所述高分子绝缘层10获得阻燃功能，继而解决复合集流体阻燃性差的问题。

如图3a所示，阻燃层14可以复合于所述高分子绝缘层10的上表面(即高分子绝缘层10与金属层20之间)；如图3b所示，阻燃层14可以复合于所述高分子绝缘层10的下表面(即高分子绝缘层10远离金属层20的一侧)；如图3b所示，阻燃层14可以复合于所述高分子绝缘层10的上表面和下表面，以使所述高分子绝缘层10获得阻燃功能。

实施例三

在一些实施例中，请重点参考图4，所述金属层20与所述高分子绝缘层10贴合的表面为第一表面21，所述高分子绝缘层10与所述金属层20贴合的表面为第二表面11，所述第一表面21在第一方向S1上延伸至所述第二表面11的外侧。本发明中，金属层20延伸出的第一连接端23可以直接作为极耳或者与外极耳连接，解决了复合集流体与极耳的焊接困难问题，进一步提升了复合集流体连接可靠性和电化学性能；该复合集流体的结构便于叠加，能够被制作为厚电极，提高能量密度。

在一些实施例中，请继续参考图4，所述第一表面21延伸至所述第二表面11的外侧的部分为第一延伸面22，所述第一延伸面22对应所述金属层20的第一连接端23，将所述第一连接端23直接作为极耳。在另一些实施例中，所述第一表面21延伸至所述第二表面11的外侧的部分为第一延伸面22，所述第一延伸面22对应所述金属层20的第一连接端23，所述第一连接端23与外接的极耳连接。无论是将第一连接端23直接作为极耳还是作为与外极耳连接的连接结构，都能够解决复合集流体与极耳焊接困难的问题。

在一些实施例中，所述第一连接端23沿所述第一方向S1的长度为0.3cm～10cm，便于极耳的连接或使用。

在一些实施例中，所述高分子绝缘层10可以采用聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚丙烯腈(PAN)、、聚乙烯(PE)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)、聚氯乙烯(PVC)或聚苯乙烯(PS)等材料中的一种或多种单体制成，例如，可以采用PET单体制成，可以采用PET和PVC两种单体聚合而成，也可以采用PTFE、PA和PET三种材料复合而成。配合绝缘阻燃材料即可提高复合集流体的绝缘阻燃性能。在一些实施例中，所述高分子绝缘层10的厚度可以为2～15μm，能够起到绝缘、阻燃和支撑作用即可。

在一些实施例中，所述金属层20可以采用金属箔制成或在非金属层(例如碳结构层)表面涂覆所述金属箔制成，所述金属箔可以包括铝箔、铜箔、镍箔、钛箔、银箔、镍铜合金箔、铝锆合金箔、不锈钢箔中的一种或几种。在一些实施例中，所述金属层20的厚度可以为1～15μm。例如，当所述金属层20采用铜时，所述金属层20的厚度可以为1～12μm；所述金属层20采用铝时，所述金属层20的厚度可以为1～15μm，以更好地实现集流目的。

实施例四

在一些实施例中，请重点参考图5，在第二方向S2上，所述第二表面11延伸至所述第一表面21的外侧，所述第二方向S2与所述第一方向S1相反。换句话说，相对于实施例三中，与第一延伸面22相对的一侧，所述第一表面21与所述第二表面11平齐的情况，实施例四中采用的形式为，高分子绝缘层10和金属层20分别向两端凸出。

在一些实施例中，请继续参考图5，所述第二表面11延伸至所述第一表面21的外侧的部分为第二延伸面12，所述第二延伸面12对应所述高分子绝缘层10的第二连接端13，所述第二连接端13用于封装，便于复合集流体在后续步骤中的制程。

综上所述，本发明提供的复合集流体，包括一高分子绝缘层10和一金属层20，所述高分子绝缘层10的一侧表面与所述金属层20的一侧表面贴合；所述高分子绝缘层10中添加有绝缘阻燃材料，或者所述高分子绝缘层10的上和/或下表面复合有含有所述绝缘阻燃材料的阻燃层14，或者所述高分子绝缘层10由高分子绝缘单体与所述绝缘阻燃材料的单体共聚得到。本发明一方面利用高分子绝缘层10提高集流体的力学性能，另一方面采用单面复合的金属层20，能够降低金属层20的切割毛刺，提高电池的安全性；本发明还通过将绝缘阻燃材料与高分子绝缘材料进行复合，得到了具有阻燃功能的高分子绝缘层，从而解决了复合集流体阻燃性差的问题，进一步提升了锂电池的安全性。

应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不限于本申请明确介绍和描述的实施例。