[发明专利]铜复合集流体及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及锂离子电池领域，具体而言，涉及一种铜复合集流体及其制备方法和应用。铜复合集流体的制备方法包括以下步骤：提供聚合物薄膜；采用真空蒸镀技术，将聚合物薄膜穿过镀铜辊，镀铜辊的温度沿镀铜辊的轴向分为第一温区和第二温区，第一温区的温度为40℃～50℃，第二温区的温度为10℃～20℃；以及在真空条件下蒸发金属铜，以在聚合物薄膜的两面镀覆铜金属层。上述铜复合集流体的制备方法制得的铜复合集流体具有高的比表面积，且能够降低电池的界面电阻。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体而言，涉及一种铜复合集流体及其制备方法和应用。

背景技术

目前常规的铜复合集流体表面的铜金属层表面都是平整且非常光滑的，表面的粗糙度低、表面能低、比表面积也低，这就导致铜复合集流体在涂覆电极浆料时会出现以下几个问题：1)电极浆料比较容易出现漏涂，降低了产品品质且限制了涂布速度；2)由于铜金属层的比表面积低，电池内的活性物质层与铜金属层的粘接面积较小，导致电池内活性物质层与复合集流体的粘接力较低，易产生掉粉现象；同时，粘接面积小也导致了活性物质与复合集流体之间的导电通道小，增加了活性物质与复合集流体铜金属层界面之间的界面电阻。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够提高比表面积同时降低界面电阻的铜复合集流体及其制备方法和应用。

本发明一方面，提供一种铜复合集流体的制备方法，其包括以下步骤：

提供聚合物薄膜；

采用真空蒸镀技术，将所述聚合物薄膜穿过镀铜辊，沿所述镀铜辊的轴向，所述镀铜辊具有第一温区和第二温区，所述第一温区的温度为40℃～50℃，所述第二温区的温度为10℃～20℃；以及

在真空条件下蒸发金属铜，以在所述聚合物薄膜的两面镀覆铜金属层。

在其中一个实施例中，所述镀铜辊具有所述第一温区和所述第二温区的长度分别独立地为5mm～10mm。

在其中一个实施例中，蒸发所述金属铜的真空度为10-4Pa～10-5Pa，温度为1600℃～1800℃，铜蒸汽的浓度维持为60mol/L～80mol/L。

在其中一个实施例中，镀覆所述铜金属层的过程中，所述聚合物薄膜的运动速度为10m/min～100m/min。

在其中一个实施例中，所述聚合物薄膜的材质选自绝缘聚合物材料和无机非导电填料形成的复合物、绝缘聚合物材料和导电填料形成的复合物、绝缘聚合物材料或导电聚合物材料，其中，所述绝缘聚合物材料和无机非导电填料形成的复合物中所述绝缘聚合物材料的质量百分比≥90％，所述绝缘聚合物材料和导电填料形成的复合物中所述绝缘聚合物材料的质量百分比≥90％。

在其中一个实施例中，所述绝缘聚合物材料选自纤维素及其衍生物、淀粉及其衍生物、蛋白质及其衍生物、聚乙烯醇及其交联聚合物、聚乙二醇及其交联聚合物、聚酰胺、聚对苯二甲酸酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、芳纶、聚二甲酰苯二胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚丙乙烯、聚甲醛、环氧树脂、酚醛树脂、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、硅橡胶及聚碳酸酯中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述导电聚合物材料选自掺杂聚氮化硫和/或掺杂聚乙炔。

在其中一个实施例中，所述无机非导电填料选自陶瓷材料、玻璃材料及陶瓷复合材料中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述导电填料选自碳黑、碳纳米管、石墨、乙炔黑、石墨烯、镍、铁、铜、铝、合金、镍包覆的石墨粉及镍包覆的碳纤维中的一种或多种。

本发明一方面，还提供一种铜复合集流体，其采用如上述所述的铜复合集流体的制备方法制得。

在其中一个实施例中，所述铜复合集流体具有以下性能中的至少一种：