[发明专利]一种复合集流体、极片、电芯及二次电池

说明书

本申请提供一种复合集流体、极片、电芯及二次电池，属于二次电池技术领域。复合集流体包括高分子支撑层和导电功能层。高分子支撑层的厚度D1为2μm≤D1≤30μm，高分子支撑层的表面具有多个纳米凸起，纳米凸起凸出高分子支撑层表面的高度在10～500nm范围内。导电功能层的厚度D2为D2≥0.2μm。该复合集流体在制备的过程中容易放卷，且导电性较佳。

技术领域

本申请涉及二次电池技术领域，具体而言，涉及一种复合集流体、极片、电芯及二次电池。

背景技术

为了提高二次电池中电芯的能量密度，现有技术中，采用复合集流体进行正负极的集流。复合集流体包括支撑层和设置在支撑层的两个表面的金属层，该复合集流体可以大幅度降低电池集流体重量与厚度。

由于复合集流体中，为了达到相应地导电功能层的厚度，则需要在支撑层的表面进行多次蒸镀的方式形成金属层，从而增加金属层的厚度。但是，在对支撑层进行多次蒸镀的时候，通常存在集流体半成品不能够放卷的问题。

发明内容

当复合集流体的制备通常需要经过多次收放卷以实现支撑层上导电功能层的多次增厚。在制备中发明人发现，当采用常规支撑层(表面无设计凸起)，在导电功能层较薄时(＜200nm的半成品)，放卷时很容易发生膜间黏连，导致放卷断带，生产优率和效率大大降低。

发明人进一步研究发现，产生上述问题的原因可能是两方面，一方面是由于聚合物薄膜(复合集流体的高分子支撑层)具有分子链弛豫现象，收卷张力常常会随着静置发生变化，导致成卷的集流体半成品及成品常常遇到因为收卷力变化造成的层间粘连；另一方面是由于当刚沉积的金属膜层较薄时，膜层中的金属原子非常活泼，而收卷环境通常是真空，收卷后层间较紧，容易出现金属原子层间“迁移”并黏连，以至于在下一道工序出无法放卷，生产无法继续。

本申请的目的在于提供一种复合集流体、极片、电芯及二次电池，该复合集流体在制备的过程中能够顺利放卷。

第一方面，本申请提供一种复合集流体，包括高分子支撑层和导电功能层。高分子支撑层的厚度D1为2μm≤D1≤30μm，高分子支撑层的表面具有多个纳米凸起，纳米凸起凸出高分子支撑层表面的高度在10～500nm范围内。导电功能层的厚度D2为D2≥0.2μm。

由于高分子支撑层的表面具有多个纳米凸起，所以，在具有纳米凸起的表面上形成导电功能层的过程中，由于纳米凸起的作用，复合集流体的半成品在收卷的膜层与膜层之间可以容纳少许空气，可以避免膜层与膜层之间完全直接接触，从而有利于顺利放卷。

在一种可能的实施方式中，复合集流体为负极集流体，纳米凸起的凸出高分子支撑层表面的高度在300～500nm范围内。

负极集流体通常采用铜层作为导电层，铜较为柔软，匹配铜导电层的高分子支撑层也较正极支撑层柔软，纳米凸起的高度较高，更加容易预防放卷粘膜断带。

或，复合集流体为正极集流体，纳米凸起的凸出高分子支撑层表面的高度在10～100nm范围内。

正极集流体通常采用铝层作为导电层，铝柔韧性较低，匹配铝导电层的高分子支撑层较负极支撑层刚性更高，因此，纳米凸起的高度较低，能够满足放卷粘膜断带问题。

对凸出高度进一步限定调整，一方面，可以使收卷的膜层与膜层之间容纳的空气更加适量，进一步减少膜层粘连现象的产生，以便放卷更加顺利进行。另一方面，该凸出高度不会影响复合集流体的导电性，有利于电流的导流。

在一种可能的实施方式中，纳米凸起的总面积占高分子支撑层的表面积的0.01％-10％。可选地，纳米凸起总面积占高分子支撑层的表面积的0.1％-1％。