[发明专利]一种柔性低电阻集流体及其制备方法

说明书

本发明属于集流体技术领域。本发明提供了一种柔性低电阻集流体，所述集流体包含非导电基材和导电涂层；所述非导电基材的双面均含有导电涂层；所述非导电基材的厚度为1～30μm；所述导电涂层的单面厚度为0.1～4μm。本发明还提供了一种柔性低电阻集流体的制备方法。本发明的集流体能够更好的适应电极材料在工作过程中较大的尺寸变化，增加集流体导通电子的有效表面积；单位面积质量小，大大降低整体电极的质量，更加轻量化；并且比表面积大，有效提高电极材料和集流体的接触性能，减小集流体和电极材料之间界面电阻，提高倍率性能。

技术领域

本发明涉及集流体技术领域，尤其涉及一种柔性低电阻集流体及其制备方法。

背景技术

现有用于电化学体系包括锂离子电池、固态电池、超级电容器和锂硫电池的集流体，主要为铝箔和铜箔。集流体的主要作用是提供良好的电子导通能力并连接至外电路，现有技术中包括直接在电化学体系中使用铝箔、铜箔或其他具有电子导通能力的基底膜作为集流体，还包括为了改善集流体与附着于集流体表面的电极材料的良好的接触，提高界面的电子导通能力以及避免电化学体系中某些物质对集流体的腐蚀而使用的涂层改性的集流体。上述集流体均为直接采用金属集流体或者采用金属基材进行表面改性，整个集流体为电子导电通路，无法解决高能量密度锂电池在发生热失控时存在的安全问题。并且，金属集流体厚度已经薄到极限，厚度再减薄随之带来的是机械强度达不到要求，生产加工成本过高等系列问题。同时受应用端高能量密度、高安全、快速充放电能力和长循环寿命的要求，集流体产品逐渐往轻量化、高界面结合力和高安全方向发展。

目前，有一些关于柔性集流体的专利：集流体采用柔性不导电基材，基材表面采用化学镀或者电镀形成一种金属导电镀层，此集流体可以改善集流体强度性能和锂离子电池安全性能。集流体采用塑料薄膜，在塑料薄膜的上下表面一次镀有粘接力增强层、铝金属镀层和防氧化层等多层结构，该正极集流体既能实现电池的轻量化、提高能量密度，又能使镀铝层不易脱落、不容易氧化。集流体采用聚合物薄膜作为基底，经过表面处理后，采用真空溅射的方法用靶材在聚合物薄膜两面溅镀金属导电涂层，之后在金属导电涂层两侧涂覆活性材料涂层。该集流体具有更好的柔韧性和机械强度，弯折过程中不易产生折痕或脆断；聚合物薄膜作为基底的材料具有更低的质量密度，可以降低电池总体质量，提升电池能量密度，同时该聚合物具有耐高温、防氧化、材料成本低、便于规模生产的优势。

上述已公开专利中采用的柔性不导电集流体的表面导电层，均是采用化学镀、电镀或者真空溅射的方式在柔性不导电集流体表面形成一层导电层，此类表面导电层处理方法存在如下问题：导电层与柔性不导电集流体之间附着力差，直接采用化学镀、电镀或者真空溅射的方式在非金属不导电集流体表面镀一层金属层，因两层相溶性差，附着力会明显偏差；金属导电层与应用时电极材料层之间附着力差，导致电极极片整体的电子导通能力较差，影响电化学体系大电流充放电条件下的性能发挥；电极材料层在电池工作期间会存在一定程度的尺寸变化，进而加强了原本就不牢固的金属导电层和电极材料层间的界面连接，导致电化学体系的性能急剧恶化；化学镀、电镀或这两种导电层镀膜方式，都会对自然环境和操作人员身体造成伤害，真空溅射工艺成本较高，并且无法大规模高速卷对卷生产，不适合大规模应用。

因此，研究开发一种具有优异的电子导通能力、界面结合力和附着力，电阻小，电化学性能稳定，成本低，安全性高的柔性集流体，具有非常重要的价值和意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种柔性低电阻集流体及其制备方法。本发明的集流体的抗拉强度为150～300MPa，伸长率≥6％；电阻率为0.1～220Ω·cm，剥离强度≥142N/m；抗弯折性能、附着力、电化学性能稳定性和热稳定性良好，安全性能高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种柔性低电阻集流体，所述集流体包含非导电基材和导电涂层；所述非导电基材的双面均含有导电涂层；所述非导电基材的厚度为1～30μm；所述导电涂层的单面厚度为0.1～4μm。