[发明专利]一种使用轻量化的集流体的锂电池

说明书

本发明公开了一种使用轻量化的集流体的锂电池，包括由正极片、隔膜及负极片以层叠或卷绕方式而成，所述正极片包括正极集流体，所述负极片包括负极集流体，所述正极集流体和/或负极集流体包括由导电薄膜基层和金属化膜层组成，所述导电薄膜基层的厚度为5~20μm，所述导电薄膜基层的电导率为1~100s/cm，所述金属化膜层的厚度为0.2~2μm，所述正极集流体的金属化膜层为铝层或镍层，所述负极集流体的金属化膜层为铜层、铁层及钨层中的一种。本发明中正极集流体和/或负极集流体是由导电薄膜基层和金属化膜层组成，其中导电薄膜基层采用高分子基材制备而成，以此在实现集流体功能的同时有效降低集流体的质量，达到集流体轻量化的目的。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种使用轻量化的集流体的锂电池。

背景技术

传统锂离子电池集流体均为正极使用铝箔、负极使用铜箔，随着技术的发展以及国家政策的驱动，轻量化、柔性化且能量密度高的锂离子电池成为追求的方向，金属箔材在锂离子电池中回占用有效的体积，传统以铜/铝为集流体中集流体的质量占比为8%~14%左右，常用的方式是逐步降低铜箔/铝箔厚度，目前最薄的箔材为10μm铝箔和5μm铜箔，但受制于前端箔材生产工艺过程，越薄越难制备，同时厚度降低之后会导致箔材机械强度降低，不能满足锂离子电池生产制备过程的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用轻量化的集流体的锂电池，以克服上述技术问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种使用轻量化的集流体的锂电池，包括由正极片、隔膜及负极片以层叠或卷绕方式而成，所述正极片包括正极集流体，所述负极片包括负极集流体，所述正极集流体和/或负极集流体包括由导电薄膜基层和在导电薄膜基层表面上以镀膜方式制备的金属化膜层组成，所述导电薄膜基层的厚度为5~20μm，所述导电薄膜基层的电导率为1~100s/cm，所述金属化膜层的厚度为0.2~2μm，所述正极集流体的金属化膜层为铝层或镍层，所述负极集流体的金属化膜层为铜层、铁层及钨层中的一种。

进一步地，所述导电薄膜基层选自PET纤维、PI纤维、OPP纤维、CPP纤维、芳纶纤维、PP隔膜及PE隔膜中的一种。

进一步地，所述导电薄膜基层由高分子基材、导电填料及助剂混炼而成，且所述导电填料的含量为1~10%，所述助剂的含量为0.1~1%。

进一步地，所述导电填料选自D50为10~80nm的纳米级炭黑、碳纳米管、碳纤维、石墨烯中的一种。

进一步地，所述助剂选自炭黑和丙烯酸中的一种。

进一步地，所述金属化膜层包括在导电薄膜基层表面上均匀排布的多个导电孤岛和将导电弧岛彼此连接起来的导电桥梁组成，所述导电孤岛采用圆形、椭圆形、三角形、四边形、五边形、六边形、七边形及八边形中的一种。

进一步地，所述金属化膜层中导电桥梁的镀覆面积为所述导电孤岛的镀覆面积的5~40%。

进一步地，所述镀膜方式为真空蒸镀、磁控溅射镀、等离子镀、分子束外延镀、激光脉冲镀及电镀中的一种。

有益效果：

（1）本发明中正极集流体和/或负极集流体是由导电薄膜基层和在导电薄膜基层表面上镀覆的金属化膜层组成，其中的导电薄膜基层采用高分子基材制备而成，以此在实现集流体功能的同时有效降低集流体的质量，达到集流体轻量化的目的；

（2）本发明利用金属镀膜技术在导电薄膜基层表面镀上图案化的金属化膜层作为正极集流体和/或负极集流体，能有效解决由高分子基材制成的集流体导电性差的问题；

（3）本发明在导电薄膜基层制备过程中加入导电填料与助剂，控制电导率为1~100s/cm；导电填料能提升一部分的基材的导电性，同时不会损失基材的机械强度，可以有效降低金属化膜层的厚度，保证集流体的整体导电能力；