[发明专利]一种负极集流体及其组成的负极和锂离子电池

说明书

本发明公开了一种新型负极集流体及其组成的负极和锂离子电池，本发明负极片包括基底层，导电金属层，多孔导电层，复合粘结剂层。还公开了该负极片的制备方法和用该负极片制作的锂离子二次电池，该极片的发明减轻了极片本身的重量和体积，提高了锂离子二次电池的能量密度，且该极片的导电性较佳，解决了电池大功率下锂离子析出沉积析锂的问题，最终获得超高能量密度安全可靠的锂离子电池。

技术领域

本发明专利属于锂离子电池技术领域，涉及一种新型负极集流体及其组成的负极和锂离子电池，具体是一种轻量化新型导电的负极集流体以及由其组成的锂离子电池负极及锂离子电池。

背景技术

目前锂离子电池广泛应用于动力，储能，通讯，民用二轮车等市场，其广泛的应用使得各研究者纷纷对锂离子电池进行了一系列的研究，但随着市场需求的不断变化，对于锂离子电池的能量密度和体积密度的要求不断增加，因此急迫需求解决锂离子电池的轻量化，高性能化的问题，找到更轻更可靠的材料迫在眉睫。

对于铁锂电池来说，受于材料的耐电压范围，以及材料本身的容量，其能量密度的提升需要从其他角度进行全面的改进，而对于电池最重要的零部件，负极片显得尤为重要。

因此在负极片上进行研究，对于改善电池的能量密度和体积密度会有更大的提升。而现如今负极片材料的克容量不足，其本身集流体的重量偏重，限制了电池能量密度的提升。

发明内容

本发明实施例的目的在于解决现有技术缺陷，提供一种轻量化新型导电的负极集流体及其组成的锂离子电池负极和锂离子电池，应用该技术方案不仅可以解决锂离子电池轻量化的问题，也有利于提升锂电池的能量密度以及循环性能。

第一方面，本发明提供了一种负极集流体，该集流体为汉堡式层状结构，包括基底层、导电金属层、多孔导电层和复合粘结剂层；所述基底层为位于中心的导电聚合物，被上下两层导电金属层包裹；所述导电金属层外侧表面设有多孔导电层；所述多孔导电层外侧表面涂覆有复合粘结剂层；所述导电金属层的宽度大于基底层宽度；

所述导电聚合物的导电率为10^-3S/cm-10⁵S/cm，孔隙率为35-43％，面密度为2-15g/m²，抗拉强度为600-700MPa，延展率在10％以上；

所述导电金属层为铜或镍；

所述多孔导电层由高分子聚合物和导电剂组成；

所述复合粘结剂层的成分包括但是不限于PNA、PPA、PMMA、CMC、 SBR中的一种或多种。

作为优选，所述导电金属层的厚度为0.2-5μm，所述基底层厚度0.1～10μm，且导电金属层的厚度为基底层的0.1-0.5倍。

作为优选，所述导电金属层的面密度为10-30g/m²，且基底层和导电金属层的总面密度不高于53.4g/m²。

作为优选，所述多孔导电层厚度为0.5-2.0μm，多孔导电层的孔隙率为 60％-95％，导电剂和高分子聚合物的质量比为8:2，所述导电剂粒径为1nm-5 μm。

作为优选，所述导电金属层通过过化学镀方法或磁控溅射法制备。

作为优选，所述基底的形状包括但不限于：平行四边形、等腰三角形、等边三角形、正方形、梯形、不规则形状、网格状。

按照上述方法制备的集流体具有重量轻，导电性良好的特性，在极片延展和抗拉强度上具有很大的优势。

其中，基底层为集流体的最内层，为导电物质，熔点在600℃-1500℃，延展性能强。且呈现无色透明的状态，柔韧性较佳。