[实用新型]一种用于锂离子电池的棋盘状复合集流体

说明书

本实用新型公开了一种用于锂离子电池的棋盘状复合集流体。该棋盘状复合集流体主要包括铜基体和碳纳米纤维；所述铜基体的顶面布置有纵横交错的沟槽结构，底面为光滑镀镍表面；所述碳纳米纤维互相缠绕，沿着所述沟槽结构规则分布。本实用新型的棋盘状复合集流体结构简单，容易实现，其增加了锂离子电池集流体与活性物质之间的有效接触面积，提高了两者之间的结合强度和电极导电性，从而提高了锂离子电池的充放电容量、倍率性能和循环寿命。

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种用于锂离子电池的棋盘状复合集流体。

背景技术

在锂离子电池中，集流体既作为活性物质的载体，又充当电流的收集器与传输体，其表面结构对锂离子电池的电极强度以及电荷传输效率有着重要的影响。目前，商业化锂离子电池的负极集流体基本上都是铜箔，然而普通的铜箔只具有双面光、双面毛、单面毛等几种类型，这使集流体表面结构的多样性受到了严重的限制。无特殊表面结构的集流体不易与活性物质颗粒形成“啮合”界面，容易出现两种物相界面之间粘附不牢、接触程度不均匀的问题，从而造成电极界面阻抗增加、导电性降低，甚至引起活性材料的粉化或脱落，直接导致电池性能的下降。

因此，为了提高集流体与活性物质之间的结合强度、降低活性物质体积变化带来的容量衰减、提高锂离子电池的综合性能，研究具有特殊表面结构的复合集流体及其关键制造技术引起了国内外研究者的广泛兴趣。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种用于锂离子电池的棋盘状复合集流体。该棋盘状复合集流体能有效提高集流体与活性物质的结合强度，减小两者之间的接触电阻，从而提高锂离子电池的充放电容量、倍率性能和循环寿命。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现。

一种用于锂离子电池的棋盘状复合集流体，主要包括铜基体和碳纳米纤维；所述铜基体的顶面布置有棋盘状沟槽结构，底面为光滑镀镍表面；所述碳纳米纤维互相缠绕，沿着所述棋盘状沟槽结构规则分布。

进一步地，所述棋盘状沟槽结构包括多个纵横交错的沟槽。

进一步地，所述棋盘状沟槽结构为方格棋盘沟槽结构。

采用上述的棋盘状复合集流体制作电极片时，以所述棋盘状复合集流体作为电极片的基体，集流体布置有纵横交错的棋盘状沟槽结构的顶面直接与活性物质相结合形成电极片，而光滑镀镍表面直接与电池壳紧密接触。

本实用新型的上述用于锂离子电池的棋盘状复合集流体可以采用如下方法制得：

（1）棋盘状沟槽结构的设计成形

（1-1）图案设计及转印：使用绘图软件设计棋盘状图案，并将棋盘状图案转印到A4菲林纸上；

（1-2）铜片表面预处理：用细砂纸对铜片进行打磨，使其两表面平整；随后将打磨后的铜片置于覆铜板表面清洗剂中浸泡搅拌，使铜片两表面光滑；

（1-3）结构制备成形：在步骤（1-2）预处理后的铜片的一面贴PCB感光蓝膜，并在其另一面贴耐腐蚀胶布；将转印到A4菲林纸的图案紧贴于PCB感光蓝膜表面，然后使用紫外线曝光机进行曝光；曝光完成后，配制显影液进行显影，并将显影后的铜片置于环保蚀刻剂溶液中进行蚀刻；蚀刻完毕后，对铜片进行清洗、烘干，去除另一面的耐腐蚀胶布后，得到具有棋盘状沟槽结构的铜基体；

（2）催化剂的装载与活化