铜箔及锂离子电池的制作方法

1.本实用新型涉及锂离子电池用铜箔技术领域，具体涉及一种铜箔及锂离子电池。


背景技术：

2.锂离子电池相比传统的二次电池，具有比能量高、无记忆效应、工作电压高、循环性能好和绿色环保等优点，是目前最具发展前景的高效二次电池储能设备。但是，锂离子电池在放电过程中易产生锂枝晶，锂枝晶破碎后，容易刺破隔板造成电池短路，仍需要进一步改善。
3.除此之外，铜箔是制备锂离子电池的重要基础材料，工业用铜箔可分为压延铜箔与电解铜箔两大类，电解铜箔具有化学与电化学稳定性高、成本低，制备工艺简单的优势，是目前市场上制备锂离子电池的主流铜箔产品。然而，目前市场上的主流锂电铜箔产品的比表面积比较小，使得锂离子电池的质量重、体积大，充放电效率低，难以满足当前电池微型化与轻量化需求。
4.因此，亟待一种可满足当前锂离子电池安全化、微型化与轻量化要求的铜箔及锂离子电池。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的锂离子电池体积大、质量重，安全性差的问题，提供一种铜箔及锂离子电池，利用该铜箔制备的锂离子电池具有质量轻且体积小，安全性好的优点，可满足锂离子电池安全化、微型化与轻量化的要求。
6.为了实现上述目的，本实用新型第一方面提供了一种铜箔，所述铜箔包括铜箔基底1、多孔铜箔层2、包裹所述铜箔基底1和多孔铜箔层2的微孔塑料盒3；其中，所述多孔铜箔层2包括上多孔铜箔层21和下多孔铜箔层22，所述上多孔铜箔层21设置在所述铜箔基底1的上表面，所述下多孔铜箔层22设置在所述铜箔基底1的下表面。
7.优选地，所述铜箔基底1的厚度为1.5-6μm。
8.优选地，所述上多孔铜箔层21的厚度为1.5-6μm，所述下多孔铜箔层22的厚度为1.5-6μm。
9.优选地，所述上多孔铜箔层21和下多孔铜箔层22的厚度相同。
10.优选地，所述上多孔铜箔层21和下多孔铜箔层22通过电沉积法分别设置在所述多孔铜箔层2的上表面和下表面。
11.优选地，所述微孔塑料盒3上设置有微孔31，所述微孔31的直径为0.25-3mm。
12.优选地，所述微孔31在所述微孔塑料盒3上均匀设置。
13.本实用新型第二方面提供了一种锂离子电池，其中，所述电池包括依次设置在电池外壳中的电池正极壳4、弹片5、垫片6、本实用新型第一方面所述的铜箔7、金属锂片8和电池负极壳9。
14.通过上述技术方案，本实用新型取得的技术效果如下：
15.1)本实用新型提供的铜箔，通过在铜箔基底和多孔铜箔层上包裹一层微孔塑料盒，可以起到替代隔板的作用，能够提高电池的安全性，满足当前电池安全使用与轻量化的要求；
16.2)本实用新型提供的铜箔，通过在铜箔基底的两侧各设置一层多孔铜箔层，不仅可以减轻锂离子电池的重量，而且还可起到增大铜箔比表面积的作用，有利于填充更多的电池活性材料，提高导电性；
17.3)本实用新型提供的铜箔，多孔铜箔层上的多孔结构可用于容纳锂离子电池在使用过程中产生的锂枝晶，能有效防止锂枝晶刺破微孔塑料盒导致的安全问题；
18.4)本实用新型提供的锂离子电池，具有质量小且安全性高的优点，适合工业化推广。
附图说明
19.图1是本实用新型提供的一种铜箔的内部结构示意图；
20.图2是本实用新型提供的一种铜箔的外部结构示意图；
21.图3是本实用新型提供的一种锂离子电池的内部结构示意图。
22.附图标记说明
23.1，铜箔基底
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2，多孔铜箔层
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21，上多孔铜箔层
24.22，下多孔铜箔层
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3，微孔塑料盒
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31，微孔
25.4，电池正极壳
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5，弹片
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6，垫片
26.7，铜箔
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8，金属锂片
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9，电池负极壳
具体实施方式
27.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。
28.本实用新型的第一方面提供了一种铜箔，所述铜箔包括铜箔基底1、多孔铜箔层2、包裹所述铜箔基底1和所述多孔铜箔层2的微孔塑料盒3；其中，所述多孔铜箔层2包括上多孔铜箔层21和下多孔铜箔层22，所述上多孔铜箔层21设置在所述铜箔基底1的上表面，所述下多孔铜箔层22设置在所述铜箔基底1的下表面，具体如图1和图2所示。
29.其中，本实用新型的发明人经过研究发现，在铜箔基底1和多孔铜箔层2上包裹一层微孔塑料盒3，可以起到隔板的作用，能够提高电池的安全性，减少后端应用锂离子电池的体积，满足当前电池安全使用与轻量化的要求。除此之外，与传统铜箔相比，在铜箔基底1的两侧各设置一层多孔铜箔层2，不仅可以减轻电池的重量，而且还可起到增大铜箔比表面积的作用，有利于填充更多的电池活性材料，提高导电性。多孔铜箔层2上的多孔结构还可容纳锂离子电池在使用过程中产生的锂枝晶，有效防止锂枝晶刺破微孔塑料盒3导致的安全问题。
30.其中，在本实用新型中，包裹所述铜箔基底1和所述多孔铜箔层2的微孔塑料盒3，指的是利用微孔塑料盒3将所述铜箔基底1和所述多孔铜箔层作为一个整体进行包裹。
31.在一个优选的实施方式中，所述铜箔基底1的厚度为1.5-6μm，优选为1.5-4.5μm。
32.其中，本实用新型中的铜箔基底1为纯铜铜箔产品，可以是商购产品，也可以利用本领域的常规电化学沉积方法获得。
33.在一个优选的实施方式中，所述上多孔铜箔层21的厚度为1.5-6μm，优选为1.5-3μm；所述下多孔铜箔层22的厚度为1.5-6μm，优选为1.5-3μm。
34.在一个优选的实施方式中，所述上多孔铜箔层21和下多孔铜箔层22的厚度相同。
35.在本实用新型中，所述上多孔铜箔层和下多孔铜箔层的制备方法相同，以所述上多孔铜箔层为例，制备方法包括：1)先在铜箔基底1上利用电沉积覆盖一层复合层，得到复合铜箔；其中，所述复合层由铜元素与金属元素a共沉积获得，所述铜元素与金属元素a的质量比为1：0.4-0.6，所述金属元素a选自锌、银、铁、镍、钴、钛中的至少一种，优选为锌、银、镍中的至少一种；在此过程中使用的添加剂选自钨酸盐、磷钨酸盐、聚磷酸盐、钼酸盐、氟硅酸盐、酒石酸盐中的至少一种；2)将所述复合铜箔放入硫酸或盐酸中进行化学腐蚀，得到上多孔铜箔层。
36.在一个优选的实施方式中，所述上多孔铜箔层21和下多孔铜箔层22的孔隙率为20-50％，优选为20％-30％。所述上多孔铜箔层21和下多孔铜箔层22中所含有的孔的孔径为0.6-1.2μm。
37.在一个优选的实施方式中，所述上多孔铜箔层21和下多孔铜箔层22通过电沉积法分别设置在所述多孔铜箔层2的上表面和下表面。
38.在一个优选的实施方式中，所述微孔塑料盒3上设置有微孔31，所述微孔31的直径为0.01-1mm，优选为0.1-0.2mm；优选地，所述微孔31在所述微孔塑料盒3上均匀设置。
39.其中，本实用新型对微孔塑料不做特殊限定，本领域常用的微孔塑料材料均可用在本实用新型中。优选地，所述微孔塑料盒3的厚度为5-50μm，优选为10-15μm。其中，所述微孔塑料盒3的厚度指的是微孔塑料盒3上表面和下表面之间的距离。
40.本实用新型的第二方面提了一种锂离子电池，所述电池包括依次设置在电池外壳中的电池正极壳4、弹片5、垫片6、本实用新型第一方面所述的铜箔7、金属锂片8和电池负极壳9，如图3所示。
41.其中，传统锂离子电池一般在铜箔7与金属锂片8之间设置隔板，本实用新型中，利用微孔塑料盒3替代隔板，可改善锂离子电池的充放电效率，提高电池的安全性，减小锂离子电池的体积，满足当前电池安全使用与轻量化的要求。
42.在一个优选的实施方式中，所述电池还包括电解液，其中，所述电解液用于浸润所述金属锂片8。
43.以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。