[发明专利]集流体及其制备方法以及锂离子电池

说明书

本发明涉及集流体技术领域，公开了一种集流体及其制备方法以及锂离子电池。本发明中的集流体包括多孔基体和碳纤维骨架；其中，碳纤维骨架一部分包裹在多孔基体的表面，一部分位于多孔基体的孔内。本发明提供的集流体，利用多孔基体减轻了集流体的重量，提高了电芯能量密度。通过在多孔基体上包覆和填充碳纤维骨架，增加了铜箔强度，可防止铜箔被氧化，有助于形成更好的导电网络，进一步提升多孔铜箔的加工性能和电化学性能。

技术领域

本发明涉及集流体技术领域，具体涉及一种集流体及其制备方法以及锂离子电池。

背景技术

集流体，顾名思义就是指汇集电流的结构或零件，在锂离子电池上主要指的是金属箔，如铜箔、铝箔，其功用主要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。集流体是可充电锂离子电池的重要组成部分，对锂离子电池的电化学性能有重要的影响。

目前集流体常用的金属箔普遍存在密度大，质量高的问题，使得锂离子电池的能量密度难以得到提高。虽然减薄金属箔能够提高能量密度，但是金属箔的厚度越小，其机械强度越低，越难以加工。除此之外，超薄金属箔还存在涂布困难，容易出现各种断带等问题。而且，铜箔还存在容易被氧化，需要真空或者氮气保护，保存难度高，保质期短等各种问题。

因此，亟待提供一种密度小，机械强度高，可提升锂离子电池能量密度的集流体及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的集流体密度大，质量高的问题，提供一种集流体及其制备方法以及锂离子电池。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种集流体，其中，所述集流体包括多孔基体和碳纤维骨架；其中，所述碳纤维骨架一部分包裹在所述多孔基体的表面，一部分填充在所述多孔基体的孔内。

本发明第二方面提供了一种集流体的制备方法，其中，所述方法包括将含有聚合物的浆料浸渍或涂覆在多孔基体上，得到包裹有浆料层的中间体，然后对所述中间体进行碳化，得到集流体；其中，所述聚合物选自芳纶、聚酰亚胺、聚丙烯腈中的至少一种。

本发明第三方面提供了一种锂离子电池，其中，所述锂离子电池中含有本发明第一方面所述的集流体或由本发明第二方面所述的制备方法制的制得的集流体；

优选地，所述锂离子电池的3C倍率性能≥80％，优选≥82％；

优选地，所述锂离子电池的300圈循环容量保持率≥94％，优选≥95％；

优选地，所述锂离子电池的电池内阻为7.5-8.7mΩ，优选为8-8.5mΩ。

通过上述技术方案，本发明所取得的有益技术效果如下：

1)本发明提供的集流体，利用多孔基体减轻了集流体的重量，提高了电芯能量密度；

2)本发明提供的集流体，通过在多孔基体上包覆和填充碳纤维骨架，可以增加铜箔强度，防止铜箔被氧化，同时形成更好的导电网络，提升多孔铜箔的加工性能和电化学性能；

3)本发明提供的集流体的制备方法，通过对聚合物进行碳化处理，可以得到具有一定石墨化程度的碳纤维骨架，得到具有嵌锂功能的柔性集流体；

4)本发明提供的锂离子电池，电化学性能优异，安全性能高，具有良好的市场前景。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。