一种复合集流体及其制备方法和电池与流程

本发明涉及电池集流体，具体而言，涉及一种复合集流体及其制备方法和电池。

背景技术：

1、复合集流体是一种通过多层材料复合而成的功能性薄膜，通常采用“金属-高分子材料-金属”的三明治结构，以绝缘高分子材料为中间层，两侧镀覆铜或铝等金属导电层，主要用于替代传统纯金属箔作为电池的正负极集流体。对于传统纯金属箔集流体，其极耳的形成方式通常为：在涂覆活性材料时预留出未涂覆的留白区域，经模切后将该留白区域的多层极片直接进行焊接，使各层极片之间实现电导通，再焊接一镍片用以与外接电极引出端连接。然而，复合集流体因其中间层为绝缘高分子材料，若将多层复合集流体直接模切后进行焊接，焊接点机械强度极差，极易分离。

2、为解决此问题，现有技术通常采用转接焊工艺，即在复合集流体的留白区域两侧中的至少一侧先通过超声波焊接一层转接片，再进行模切，然后将模切后的复合集流体与转接片整体焊接，形成高强度焊接结构，再焊接镍片及电极引出端。但是，该转接焊工艺新增了焊接工序，在超声波焊接过程中，高分子材料的柔软特性会大量吸收超声波振动能量，极易出现虚焊、焊穿及高分子熔融残留等问题，严重影响电芯良率和生产效率。因此，如何提供一种无需转接焊即可实现可靠焊接的复合集流体及其制备方法，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种复合集流体及其制备方法和电池，通过“离型+剥离+切除”形成纯金属极耳区，使复合集流体无需转接焊即可实现可靠焊接。

2、本发明是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供一种复合集流体的制备方法，包括以下步骤：

4、在高分子基材的极耳区涂布离型涂料，固化后形成离型层；

5、对涂布有所述离型层的高分子基材进行金属化沉积处理，在高分子基材表面形成金属导电层；

6、将所述极耳区的金属导电层从所述离型层表面剥离，暴露出所述极耳区的离型层和高分子基材；

7、去除暴露出的所述离型层和所述高分子基材，使所述极耳区形成纯金属焊接区，制得复合集流体；

8、其中，所述高分子基材的极耳区为高分子基材上沉积金属导电层后用于通过金属层与极耳连接的区域。

9、在可选的实施方式中，所述高分子基材选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯或聚酰亚胺中的一种，厚度为2μm-10μm；

10、和/或，所述高分子基材在涂布前还包括除尘处理和电晕处理，所述电晕处理的功率为2kw-5kw，处理速度为20m/min-50m/min；

11、和/或，所述离型层包括质量比为（50-80）：（10-30）：（0.5-2）的离型主体、反应单体和光引发剂；

12、和/或，所述离型层的厚度为0.01μm-0.1μm；

13、和/或，所述金属导电层的厚度为0.5μm-2μm。

14、在可选的实施方式中，所述离型涂料的制备包括：将离型主体、反应单体以及光引发剂按（50-80）：（10-30）：（0.5-2）的质量比混合，加入溶剂混合均匀后得到所述离型涂料；

15、优选地，所述溶剂选用乙酸乙酯和乙酸丁酯中的至少一种；

16、和/或，所述离型涂料的固含量为10%-40%；

17、和/或，所述离型主体包括己烯基聚二甲基硅氧烷；

18、和/或，所述反应单体为烯酸六氟丁酯和全氟烷基乙基丙烯酸酯的至少一种；

19、和/或，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮和2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯中的至少一种。

20、在可选的实施方式中，所述涂布方式采用微凹辊涂布、狭缝涂布或喷涂方式，涂布速度为60mm/s-80mm/s，涂布宽度为1mm-8mm；

21、和/或，固化方式为紫外光照射固化，紫外光照射强度为600mj/cm2-1000mj/cm2，固化时间为2s-5s；

22、和/或，所述金属导电层和所述离型层的剥离力≤10n/m。

23、在可选的实施方式中，所述金属导电层的制备包括通过沉积工艺于高分子基材的表面上沉积所述金属导电层；

24、优选地，所述沉积工艺包括磁控溅射、真空蒸镀、水电镀中的至少一种；

25、优选地，所述金属层的制备包括通过真空蒸镀在高分子基膜表面形成厚度为0.5μm-2μm的金属层；

26、优选地，所述金属层的制备包括先通过磁控溅射在高分子基膜表面形成厚度为30nm-50nm的金属种子层，然后通过水电镀将所述金属层增厚至0.5 μm-2 μm。

27、在可选的实施方式中，将所述极耳区的金属导电层从离型层表面剥离时，采用胶带剥离或真空吸附剥离；

28、优选地，所述胶带为高粘性聚酰亚胺胶带或丙烯酸酯胶带；

29、优选地，剥离时的剥离角度为90°-180°，剥离速度为1m/min-20m/min；

30、和/或，去除所述极耳区的离型层和高分子基材的方式为激光切割或热刀切割；

31、优选地，所述激光切割的参数为：采用纳秒激光器或皮秒激光器，激光波长为243nm-455nm，激光功率为15w-50w，脉冲频率为200khz-1000khz，切割速度为200mm/s-300mm/s；

32、优选地，所述热刀切割的参数为：切割温度为200℃-400℃，切割压力为0.1mpa-1.0mpa，切割速度为10mm/s-100mm/s。

33、在可选的实施方式中，在去除所述极耳区的离型层和高分子基材之后，还包括对所述极耳区的金属表面进行清洗的步骤，以去除表面氧化物及离型层残留；

34、优选地，所述清洗采用无尘布蘸取有机溶剂擦拭焊接区表面，所述有机溶剂为无水乙醇或丙酮。

35、第二方面，本发明提供一种复合集流体，采用如前述实施方式中任一项所述的制备方法制得。

36、第三方面，本发明提供一种电极极片，采用如前述实施方式所述的复合集流体。

37、第四方面，本发明提供一种电池，采用如前述实施方式所述的电极极片。

38、本发明具有以下有益效果：

39、（1）本发明通过在高分子基材上预设的极耳区先涂布离型层，使得后续沉积的金属层在该区域与基材之间形成极低附着力的界面。随后通过物理剥离将极耳区的金属层“掀开”，再切除暴露出的基材和离型膜，最终在极耳区形成仅由金属层构成的“纯金属结构”。该纯金属焊接区可直接与极耳进行焊接，形成牢固的冶金结合，彻底避开了高分子基材对焊接质量的干扰；同时纯金属层与极耳之间形成直接的金属-金属冶金结合，接触电阻极低，有效降低了电池内阻，提升了倍率充放电性能。

40、（2）本方案采用“离型+物理剥离”方式，无需使用大量强酸强碱蚀刻液，无废水废气排放，环保压力小，材料利用率高，综合制造成本更低；且局部涂布、剥离及切除基材等工序均可通过收放卷设备实现连续化生产，工艺兼容性强，易于大规模量产。