[发明专利]锂离子电池正极集流体结构及包含该结构的电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池正极集流体结构及包含该结构的电池。

背景技术

由于电子元件和应用的集成度越来越高，消费类电池产品对于锂离子电池能量密度和电池性能提升的要求越来越迫切．为了提升锂离子电池的能量密度，锂离子电池制造厂商们试图把铝箔厚度不断降低，从而在电池内部挤出额外的空间来放置更多的活性物质．但是，随着铝箔厚度的降低，铝箔的整体强度也会相应降低，导致在涂布和冷压工序中很容易出现打皱和断带，影响了正常的量产化应用。 

为了提高正极集流体的强度，业内有尝试采用强度更高的金属箔材如铜箔、镍箔来替换铝箔做为正极集流体，但是发现铜箔和镍箔用在正极时会被氧化然后发生铜离子／镍离子溶解到电池中的问题；业内也有采用在铝箔中添加合金元素来增强铝箔的强度，但是发现充放电过程中合金化的铝箔表面会发生点蚀现象。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种锂离子电池正极集流体结构，该正极集流体结构降低正极集流体厚度和提高电池的能量密度，大幅提高集流体的拉伸强度，而且避免了正极对铝合金层本体材料的腐蚀，同时不容易产生打皱和断带的问题。

为了达到上述目的，本发明提供一种锂离子电池正极集流体结构，该技术方案如下：一种锂离子电池正极集流体结构，包括铝合金层和包覆于所述铝合金层的铝层，所述铝层包括第一铝层和第二铝层，所述铝合金层设置于所述第一铝层和所述第二铝层之间，铝合金层提升集流体的整体强度，避免了铝合金层主体材料被正极腐蚀。

一般的，铝合金不能单独作为正极集流体，因为合金成分存在会导致铝合金表层很难形成致密的氧化膜，从而导致合金元素被正极氧化，然后以金属阳离子的形式进入电池中，产生电池安全隐患。另外，失去致密氧化膜的保护，锂离子很容易进入正集流体中和铝原子发生合金化反应生成铝锂合金，从而导致集流体的破坏和电池容量的损失。

所述第一铝层包覆于所述铝合金层的上表面及周沿，所述第二铝层包覆于所述铝合金层的下表面。

所述第一铝层包覆于所述铝合金层的上表面，所述第二铝层包覆于所述铝合金层的下表面及周沿。

所述铝合金层的厚度为1～15ｕｍ，所述铝合金层的厚度需要考虑铝合金层的强度，厚度设计原则以确保“铝合金层的拉伸强度和铝合金层的厚度之乘积”不低于“锂离子电池商业化铝箔拉伸强度和铝箔厚度之乘积”。

优选的，所述铝合金层的厚度为2～6ｕｍ。

所述第一铝层和所述第二铝层的厚度均为0.1～2ｕｍ，所述第一铝层和所述第二铝层的纯度在98.8％以上，所述第一铝层和所述第二铝层的厚度不能太薄，否则生成的氧化铝保护膜不够致密；同时也不能太厚，否则会影响集流体的整体强度。

优选的，所述第一铝层和所述第二铝层的厚度均为0.5～1.5ｕｍ。

所述铝合金层中的合金元素为铜、镁、硅、锌、铁和铬中的至少一种，所述合金元素的总含量至少占所述铝合金层总含量的2%。

所述铝合金层的拉伸强度至少为250MPa，但是考虑到集流体强度太大，会影响集流体在卷绕结构中的使用，所以铝合金层的强度范围优选为300MPa~750MPa。

本发明还提供一种锂离子电池，包括正极极片、负极极片、设置于所述正极极片和所述负极极片之间的隔膜以及电解液，所述正极极片采用的集流体结构为上述的锂离子电池正极集流体结构。

本发明的有益效果在于：本发明包括铝合金层和包覆于所述铝合金层的铝层，所述铝层包括第一铝层和第二铝层，所述铝合金层设置于所述第一铝层和所述第二铝层之间。本发明设置的结构比相同厚度的铝箔集流体结构具有更高的强度，从而可以降低正极集流体厚度和提高电池的能量密度，铝合金层的上下表面分别包覆有第一铝层和第二铝层，避免了正极对铝合金层本体材料的腐蚀，同时不容易产生打皱和断带的问题。

附图说明

图1为本发明的截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明及其有益效果进行详细说明，但本发明的实施例不限于此。

实施例1，如图1所示，一种锂离子电池正极集流体结构，包括铝合金层1和包覆于铝合金层1的铝层，铝层包括第一铝层2和第二铝层3，铝合金层1设置于第一铝层2和第二铝层3之间。

第一铝层2包覆于铝合金层1的上表面及周沿，第二铝层3包覆于铝合金层1的下表面。