[发明专利]复合集流体与包含其的复合极片及电化学装置

说明书

本申请涉及复合集流体及包括其的复合极片及电化学装置。本申请的复合集流体包括中间层、第一金属层、第二金属层以及通孔。所述中间层具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述第一金属层设置在所述第一表面上且所述第二金属层设置在所述第二表面上。所述通孔贯穿所述中间层、所述第一金属层与所述第二金属层，其中所述通孔中填充电性绝缘的离子导体。本申请的复合集流体通过所述通孔提供了贯穿其内部结构且电性绝缘的离子通路，从而提高了电化学装置的电学性能。此外，使用所述复合集流体所制成的复合极片有助于在高极片压实密度和高正、负极活性物质涂布重量下保证正、负极活性物质的容量发挥，从而进一步提升了复合极片能量密度。

技术领域

本申请涉及储能技术领域，尤其涉及复合集流体及包括其的复合极片及电化学装置。

背景技术

锂离子电池具有体积和质量能量密度大、循环寿命长、标称电压高、自放电率低、体积小、重量轻等许多优点，在消费电子领域具有广泛的应用。随着近年来电动汽车和可移动电子设备的高速发展，人们对锂离子电池的能量密度、安全性、循环性能等相关需求越来越高。

集流体作为锂离子电池中的一个重要部件，具有将锂离子电池活性物质产生的电流汇集起来以形成较大的电流对外输出的功能。复合集流体的使用可进一步提高能量密度、提高韧性和延展率从而实现生产中的工艺优化、以及提高单位质量能量密度并提高安全性。

为进一步提高电化学装置的电学性能，有必要对复合集流体进行进一步的优化。

发明内容

本申请提供一种复合集流体以及包含其的复合极片及电化学装置，以试图在至少某种程度上解决至少一个存在于相关领域中的问题。

根据本申请的第一方面，本申请提供一种复合集流体，其包括中间层、第一金属层、第二金属层以及通孔。该中间层具有第一表面和与该第一表面相对的第二表面，该第一金属层设置在该第一表面上且该第二金属层设置在该第二表面上。该通孔贯穿该中间层、该第一金属层与该第二金属层，其中该通孔中填充电性绝缘的离子导体。由于通孔中填充了能够导通离子，同时保持电子绝缘的离子导体，该通孔能够形成联通上述复合集流体两侧的离子通路，以改善复合集流体的离子传导能力，进而提升其电学性能。

根据本申请的一些实施例，通孔的孔径为约20μm至约3000μm，该通孔的平均孔密度为约1个/cm²至约100个/cm²，该通孔的平均孔面积比例为约0.001％至约30％。

根据本申请的一些实施例，该第一金属层与该第二金属层选自Ni、Ti、Cu、Ag、Au、Pt、Fe、Co、Cr、W、Mo、Al、Mg、K、Na、Ca、Sr、Ba、Si、Ge、Sb、Pb、In、Zn及其组合中的至少一种。

根据本申请的一些实施例，该离子导体为固态电解质材料，或者为无机材料与粘结剂的混合物。

根据本申请的一些实施例，该固态电解质材料选自聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯醚(PPO)、聚碳酸亚丙酯(PPC)、聚环氧乙烷(PEO)及其衍生物中的至少一种。