一种复合集流体、极片及电池的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种复合集流体、极片及电池。

背景技术：

2.随着汽车电动化的快速推广，新能源汽车在汽车行业中的占比迅速扩大，动力电池的需求也与日俱增，人们对动力电池性能也提出了更高的需求；其中安全性能和能量密度是最核心的问题。
3.目前动力电池集流体一般使用正极铝箔、负极铜箔，不仅增大了电池的重量，导致重量能量密度低，而且电池在一些特殊条件下，例如电池内部正负极片被针刺刺破时，会引起内部短路，导致电池发热、冒烟甚至爆炸起火等安全事故。
4.目前现有一种中间为聚合物两边镀金属层的复合集流体，可以解决安全的问题，电池内部短路后，高温导致聚合物层可以融化，从而破坏电芯的结构。但是这种复合集流体具有以下缺陷：经过辊压和卷绕后的复合集流体的卷芯极片由于聚合物相比金属的弹性模量更大，聚合物层经历了拉伸和辊压，卷成电芯后会有一定的回弹，所以会导致卷芯内部存在应力，聚合物层对电解液的浸润能力较差，影响电池的循环性能。

技术实现要素：

5.本实用新型的目的包括，例如，提供了一种复合集流体，其能够提升聚合物层对电解液的浸润能力。
6.本实用新型的目的还包括，提供了一种极片，其能够提升聚合物层对电解液的浸润能力。
7.本实用新型的目的还包括，提供了一种电池，其能够提升聚合物层对电解液的浸润能力。
8.本实用新型的实施例可以这样实现：
9.本实用新型的实施例提供了一种复合集流体，其包括聚合物层以及设置于所述聚合物层至少一个表面上的导电层；
10.所述聚合物层至少一个表面上凸设有多个凸起，所述聚合物层、所述导电层以及多个所述凸起之间用于形成缓冲空间。
11.可选的，所述凸起为点状凸起。
12.可选的，相邻所述凸起之间的距离为0.05-10mm。
13.可选的，所述凸起在的截面面积为1μm
2-10mm2；其中，所述截面面积由所述凸起在与所述聚合物层的表面相平行的平面所截得。
14.可选的，所述凸起的厚度为0.5-10μm。
15.可选的，所述聚合物层的厚度为1-20μm，所述导电层的厚度为0.05～10μm。
16.可选的，所述聚合物层为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、聚
酰亚胺、聚氨酯、丁苯橡胶、芳纶中的任意一种材质制成。
17.可选的，所述聚合物层的熔点小于所述导电层的熔点；所述聚合物层的熔点为50～400℃。
18.本实用新型的实施例还提供了一种极片，包括活性物质层以及上述的复合集流体；所述活性物质层设置在所述导电层远离所述聚合物层一侧的表面。
19.本实用新型的实施例还提供了一种电池，包括顶盖、壳体以及上述的极片形成的电芯，所述电芯设置在所述顶盖和所述壳体围合形成的密闭空间中。
20.本实用新型实施例的复合集流体的有益效果包括，例如：通过在聚合物层的至少一个表面上设置导电层，并在聚合物层至少一个表面上凸设有多个凸起，该聚合物层、导电层以及多个凸起之间对极片的应力膨胀提供了缓冲空间，提升了聚合物层对电解液的浸润能力。
21.本实用新型实施例的极片的有益效果包括，例如：本方案的极片具有结构简单，通过简单的结构改进就能够改善提高电解液的浸润能力，改善电池循环性能。且还能够为极片膨胀时提供膨胀空间，从而保障极片的可靠，使得电池能够安全、可靠的运行。
22.本实用新型实施例的电池的有益效果包括，例如：本方案的电池因电解液的浸润能力较好，因此电池循环性能出，电池容量得到提升，还改善了电池放电倍率特性。另外，这样的电池因为极片可靠性更好，如此具有更好的安全性能和可靠性的优点。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
24.图1为本实施例中用于展示聚合物层、导电层和活性物质层之间位置关系的示意图；
25.图2为本实施例中用于展示缓冲空间的复合集流体的局部结构示意图；
26.图3为本实施例中用于展示多个凸起排布关系的示意图。
27.图标：100-聚合物层；110-凸起；200-导电层；300-缓冲空间；400-活性物质层。
具体实施方式
28.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一
个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
31.在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
32.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互结合。
34.本技术的发明人发现，经过辊压和卷绕后的复合集流体的卷芯极片由于聚合物相比金属的弹性模量更大，聚合物层100经历了拉伸和辊压，卷成电芯后会有一定的回弹，所以会导致卷芯内部存在应力，聚合物层100对电解液的浸润能力较差，影响电池的循环性能。本实施例提供了一种复合集流体，至少用于解决该技术问题。
35.请参考图1-图3，本实施例提供的复合集流体包括聚合物层100以及设置于聚合物层100至少一个表面上的导电层200；聚合物层100至少一个表面上凸设有多个凸起110，聚合物层100、导电层200以及多个凸起110之间用于形成缓冲空间300。
36.需要说明的是，电池在进行充放电循环后，正负极都会发生膨胀现象，这就会导致卷芯内部存在应力，聚合物层100对电解液的浸润能力较差，影响电池的循环性能。
37.在可选的实施方式中，聚合物层100包括相对的两个表面，该两个表面上均设置有导电层200，该两个表面上均凸设有多个凸起110，聚合物层100的其中一个表面上的多个凸起110位于对应的导电层200和聚合物层100之间，导电层200、聚合物层100以及多个凸起110之间的空隙便形成了缓冲空间300。当然，在其他实施例中，也可以仅在聚合物层100的其中一个表面上设置凸起110。
38.通过在聚合物层100的至少一个表面上设置导电层200，并在聚合物层100至少一个表面上凸设有多个凸起110，该聚合物层100、导电层200以及多个凸起110之间对极片的应力膨胀提供了缓冲空间300，提升了聚合物层100对电解液的浸润能力。
39.在可选的实施方式中，凸起110为点状凸起。可以理解的是，该凸起110还可以为其他形状的凸起110，例如，方形凸起或半圆形凸起。
40.在可选的实施方式中，凸起110的数量包括多个，相邻凸起110之间的距离为0.05-10mm。
41.多个凸起110呈矩阵式排布，相邻凸起110之间的距离为0.05-10mm；例如，相邻凸起110之间的距离为0.05mm、1mm、5mm或10mm。可以理解的是，该多个凸起110还可以沿其他方向排布，例如，多个凸起110沿圆周方向排布。
42.在可选的实施方式中，凸起110的截面面积为1μm
2-10mm2；其中，该截面面积由凸起110在与聚合物层100的表面相平行的平面所截得。
43.凸起110在与聚合物层100的表面相平行的截面上的截面面积依据实际情况而定，例如，凸起110在与聚合物层100的表面相平行的截面上的截面面积为1μm2、1mm2或10mm2。
44.在可选的实施方式中，凸起110的厚度为0.5-10μm。
45.需要指出的是，凸起110的厚度方向与凸起110设置的聚合物层100的表面相垂直。
凸起110的厚度依据实际情况而定，例如，凸起110的厚度为0.5μm、1μm、5μm或10μm。
46.在可选的实施方式中，聚合物层100的厚度为1-20μm，导电层200的厚度为0.05～10μm。
47.需要指出的是，聚合物层100的厚度方向、导电层200的厚度方向均与凸起110的厚度方向一致，聚合物层100的厚度与导电层200的厚度依据实际情况而定，例如，聚合物层100的厚度为1μm、5μm、10μm或20μm，导电层200的厚度为0.05μm、1μm、5μm或10μm。
48.在可选的实施方式中，聚合物层100为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、聚酰亚胺、聚氨酯、丁苯橡胶、芳纶中的任意一种材质制成。
49.需要指出的是，聚合物层100包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、聚酰亚胺、聚氨酯、丁苯橡胶、芳纶中的至少一种，聚合物层100的组分可依据实际情况而定。
50.在可选的实施方式中，聚合物层100的熔点小于导电层200的熔点；聚合物层100的熔点为50～400℃。
51.聚合物层100的熔点小于导电层200的熔点，使得聚合物层100可以在高温下熔化，破坏电芯的结构，解决电芯安全的问题。该聚合物层100的熔点可以为50℃、100℃、200℃或400℃。
52.另外，本实施例还提供了一种极片，该极片包括活性物质层400以及上述的复合集流体；活性物质层400设置在导电层200远离聚合物层100一侧的表面。
53.在可选的实施方式中，聚合物层100两个相对的表面上均设置有导电层200，活性物质层400的数量也包括两个，两个活性物质层400分别设置于两个导电层200远离聚合物层100一侧的表面。
54.极片为正极极片时，活性物质层400包括粘结剂和正极活性物质，正极活性物质包括钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、钛酸锂中的任意一种或其混合材料，导电层200的材质为铝。
55.极片为负极极片时，负极活性物质层400包括粘结剂和负极活性物质，负极活性物质为天然石墨、人造石墨、中间相微碳球(简称为mcmb)、硬碳、软碳、硅、硅-碳复合物、li-sn合金、li-sn-o合金、siox(其中0＜x＜2)、sn、sno、sno2、尖晶石结构的锂化tio2-li4ti5o12、li-al合金中的一种或几种，导电层200的材质为铜。
56.正极极片和负极极片中的聚合物层100上均可以设置凸起110，电池充放电循环后，负极发生膨胀现象，特别是当负极为硅材料时，负极膨胀率更大，此时在正极极片中的聚合物层100上设置的凸起110可以为负极极片膨胀提供缓冲空间300，当然，可以理解的是，负极极片中的聚合物层100上设置的凸起110也可以为正极极片膨胀提供缓冲空间300。
57.本实施例提供的极片通过简单的结构改进就能够改善提高电解液的浸润能力，改善电池循环性能。且还能够为极片膨胀时提供膨胀空间，从而保障极片的可靠，使得电池能够安全、可靠的运行。
58.另外，本实施例还提供了一种电池，包括顶盖、壳体以及上述的极片形成的电芯，电芯设置在顶盖和壳体围合形成的密闭空间中。
59.本实施例提供的电池因电解液的浸润能力较好，因此电池循环性能出，电池容量得到提升，还改善了电池放电倍率特性。另外，这样的电池因为极片可靠性更好，如此具有更好的安全性能和可靠性的优点。
60.综上所述，本实用新型实施例提供了一种复合集流体、极片及电池，通过在聚合物层100至少一个表面上凸设多个凸起110，通过对该多个凸起110的形状、排布、厚度以及截面面积进行限定，使得该多个凸起110能够为聚合物层100的应力膨胀提供缓冲空间300，进而提升聚合物层100对电解液的浸润能力以及电池的循环性能。
61.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种复合集流体，其特征在于，包括聚合物层(100)以及设置于所述聚合物层(100)至少一个表面上的导电层(200)；所述聚合物层(100)至少一个表面上凸设有多个凸起(110)，所述聚合物层(100)、所述导电层(200)以及多个所述凸起(110)之间形成缓冲空间(300)。2.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述凸起(110)为点状凸起。3.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，相邻所述凸起(110)之间的距离为0.05-10mm。4.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述凸起(110)的截面面积为1μm
2-10mm2；其中，所述截面面积由所述凸起(110)在与所述聚合物层(100)的表面相平行的平面所截得。5.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述凸起(110)的厚度为0.5-10μm。6.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述聚合物层(100)的厚度为1-20μm，所述导电层(200)的厚度为0.05～10μm。7.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述聚合物层(100)为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、聚酰亚胺、聚氨酯、丁苯橡胶、芳纶中的任意一种材质制成。8.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述聚合物层(100)的熔点小于所述导电层(200)的熔点；所述聚合物层(100)的熔点为50～400℃。9.一种极片，其特征在于，包括活性物质层(400)以及如权利要求1-8中任一项所述的复合集流体；所述活性物质层(400)设置在所述导电层(200)远离所述聚合物层(100)一侧的表面。10.一种电池，其特征在于，包括顶盖、壳体以及如权利要求9所述的极片形成的电芯，所述电芯设置在所述顶盖和所述壳体围合形成的密闭空间中。