[发明专利]集流体、电极片及锂离子电池

说明书

本发明提供了一种集流体，所述集流体包括金属骨架层和载体层，载体层与金属骨架层连接，金属骨架层上设置有镂空孔，金属骨架层的组成材料包括导电金属材料，载体层上开设有孔洞，载体层的组成材料包括非金属材料，通过金属骨架层和非金属材料的载体层的组合而成集流体，降低了传统金属载流体的重量，从而提高了电池质量能量密度，并且金属骨架层位于载体层的外侧，保证了良好的导电性，从而降低了集流体的电阻，降低了集流体和电极的发热量，保证了电池可以大电流充放电。本发明还提供了一种包括所述集流体的电极片，降低了电极片的整体重量和发热量。本发明还提供了一种包括所述电极片的锂离子电池，提升了电极片和锂离子电池的使用寿命。

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种集流体、电极片及锂离子电池。

背景技术

集流体，在锂离子电池上主要指的是金属箔，如铜箔、铝箔，其主要功能是将电池活性物质产生的电流汇集起来以便形成较大的电流对外输出，因此集流体应与活性物质充分接触。

在锂电池制造行业中，需要在锂离子二次电池的正极和负极设置集流体，现有的集流体普遍采用铝箔材料或者铜箔材料制成，采用现有的铝箔材料或者铜箔材料制成的集流体能够满足锂离子二次电池的制造要求，但是还存在以下缺陷：

第一方面，由于铜铝箔材料本身较重，因此无形当中增加了锂离子二次电池的重量；

第二方面，由于其材料均采用铜铝箔材料，其成本占比相对较高；

第三方面，其结构设计单一，一般集流体的重量占整个电池的10％～25％，则电极材料占整个电池的比重大大减少，使得电池质量能量密度低，降低了电池循环寿命。

公开号为CN 109950511 A的发明专利公开了一种具有碳纤维集流体的硅碳负极材料，所述硅碳负极材料是由圆柱形纤维丝交织成片状结构，所述圆柱形纤维丝具有三层结构，内层为碳纤维集流体，中间层为纳米硅，外层为碳。碳纤维由圆柱形纤维丝交织成片状结构。该片状结构作为基底，容易沉积硅碳材料，便于封装。碳纤维交织成片状结构，其内部疏松，增加硅碳材料的吸附量，提高锂电池的容量和导电性。但是碳纤维集流体电阻大，发热量大，只能进行简单的小电流充放电。

因此，有必要提供一种以解决上述的现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于一种集流体、电极片及锂离子电池，以解决集流体重量大使得电池质量能量密度下降、集流体电阻大的问题。

为实现上述目的，本发明的所述集流体包括至少一个金属骨架层和至少一个载体层，所述载体层与所述金属骨架层连接，所述金属骨架层上设置有若干镂空孔，所述金属骨架层的组成材料包括导电金属材料，所述载体层上开设有若干孔洞，所述载体层的组成材料包括非金属材料。

本发明的所述集流体的有益效果在于：

通过金属骨架层和非金属材料的载体层的组合而成集流体，降低了传统金属载流体的重量，从而提高了电池质量能量密度；金属骨架层包括导电金属材料层，保证了良好的导电性，有利于集流体中电子的传输，提高锂离子电池的比容量和倍率性能，降低了集流体的电阻和电极的发热量。金属骨架层设置有镂空孔，载体层内开设有若干孔洞，提高了集流体承载正极活性物质或负极活性物质的总量及离子流通数量，使锂电池可以大电流充放电，提升了锂电池的使用寿命。

优选地，所述载体层设置在所述金属骨架层的顶面或底面或若干个所述金属骨架层之间，所述载体层和所述金属骨架层通过真空电镀、电解电镀和复合粘贴的任意一种方式复合连接。

优选地，所述金属骨架层的厚度为0.1-40微米，所述载体层的厚度为0.1-50微米。

优选地，所述非金属材料占所述载体层的重量百分比为30％-100％。