一种锂离子电池多层网状集流体及其制造方法与流程

1.本发明涉及锂离子电池集流体制造技术领域，尤其涉及一种锂离子电池多层网状集流体及其制造方法。


背景技术：

2.伴随着能源问题和碳排放标准越来越高，市场对锂离子电池的需求量逐年增加，同时对锂离子电池的电性能要求越来越高；目前多数锂电池生产企业使用的电池集流体为二维平面箔材，主要存在以下问题：
3.1.二维平面箔材的抗拉强度较低，对设备精度要求高，且生产过程中易发生断带等影响企业生产效率的问题；
4.2.在二位箔材平面上涂覆活性物质的量受到制约，限制了锂电子电池的能量密度。


技术实现要素：

5.基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种锂离子电池多层网状集流体及其制造方法。
6.本发明提出的一种锂离子电池多层网状集流体，包括基材、设置在所述基材两面的胶粘剂层和与所述胶粘剂层表面相接的网状集流体层。
7.优选地，所述基材为高分子薄膜，优选为pet膜、pi膜、pp膜或pe膜中的一种或者多种组合成的复合膜。
8.优选地，所述胶粘层是由胶粘剂固化而成；优选地，所述胶粘剂为pvdf胶粘剂；优选地，所述pvdf胶粘剂包括pvdf和溶剂，其中pvdf和溶剂的质量比1：(10-12.5)。
9.优选地，所述网状集流体层由网状集流体构成，所述网状集流体优选为网状铜集流体或者网状铝集流体；优选地，所述网状集流体的网格目数为20-100目。
10.优选地，所述网状集流体通过编织法或者冲压法制备；优选地，所述编织法是使用经编机将金属纤维通过三维编织的方法得到网状集流体；优选地，所述冲压法是使用冲压件在平面金属箔材上冲压成孔，得到网状集流体，其中网状集流体的网孔形状为六边形、矩形或菱形。
11.优选地，所述基材的厚度为5-10μm，所述胶粘剂层的厚度为0.2-2μm，所述网状集流体层的厚度为10-100μm。
12.一种所述的锂离子电池多层网状集流体的制造方法，包括：
13.s1、在基材两面涂覆胶粘剂，将胶粘剂烘干固化，形成胶粘剂层；
14.s2、将网状集流体贴合在胶粘剂层的表面，即得。
15.优选地，s2中，贴合的方法为热压贴合，所述热压的温度为75-85℃，压力为2-4mpa，时间为40-60s。
16.优选地，s1中，胶粘剂是使用网纹辊通过印涂方式涂覆在基材两面；优选地，s1中，
胶粘剂通过悬浮式烘箱烘干固化。
17.一种锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液和外壳，所述正极片包括所述多层网状集流体和涂覆在所述多层网状集流体上的正极活性材料，其中多层网状集流体的网状集流体层由网状铝集流体构成；所述负极片包括所述多层网状集流体和涂覆在所述多层网状集流体上的负极活性材料，其中多层网状集流体的网状集流体层由网状铜集流体构成。
18.本发明的有益效果如下：
19.本发明以高分子薄膜作为网状集流体的载体，可以弥补单纯网状集流体抗拉强度低的劣势，且高分子薄膜与网状集流体组合成的多层网状集流体的抗拉强度优于纯箔材的抗拉强度，可提高涂布工序的制程效率；网状集流体采用的三维网状结构可以增大活性物质与集流体之间的接触面积，有利于锂离子在活性物质和集流体之间的传输，进而有助于增加单层极片上的敷料量，降低电池重量，提高电池的能量密度。
20.综上，本发明的多层网状集流体既能有效提高锂电池集流体的抗拉强度，降低制造成本，又能有效提高锂电池的能量密度，降低电池的内阻，改善锂电池的电化学性能。
附图说明
21.图1为本发明提出的锂离子电池多层网状集流体的截面图，图中：1-基材，2-胶粘剂层，3-网状集流体层。
22.图2为本发明提出的锂离子电池多层网状集流体上半部分的结构示意图，图中：1-基材，2-胶粘剂层，3-网状集流体层。
具体实施方式
23.下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
24.实施例1
25.一种锂离子电池多层网状集流体，包括基材、设置在所述基材两面的胶粘剂层和与所述胶粘剂层表面相接的网状集流体层，其中基材为pet膜，胶粘层是由pvdf胶粘剂固化而成，网状集流体层由网格目数为50目的网状铝集流体构成，基材的厚度为8μm，胶粘剂层的厚度为1μm，网状集流体层的厚度为20μm。
26.上述锂离子电池多层网状集流体的制造方法包括：
27.s1、将胶粘剂使用网纹辊通过印涂方式涂覆在基材两面，通过悬浮式烘箱烘干固化，形成胶粘剂层，其中胶粘剂由pvdf和溶剂nmp按质量比为1：11.5组成；
28.s2、将网格目数为50目、厚度为20μm的网状铝集流体热压贴合在胶粘剂层的表面，即得，其中热压的温度为80℃，压力为3mpa，时间为50s。
29.其中，网状铝集流体由铝金属纤维使用经编机通过三维编织而成。
30.实施例2
31.一种锂离子电池多层网状集流体，包括基材、设置在所述基材两面的胶粘剂层和与所述胶粘剂层表面相接的网状集流体层，其中基材为pet膜，胶粘层是由pvdf胶粘剂固化而成，网状集流体层由网格目数为50目的网状铜集流体构成，基材的厚度为8μm，胶粘剂层的厚度为1μm，网状集流体层的厚度为20μm。
32.上述锂离子电池多层网状集流体的制造方法包括：
33.s1、将胶粘剂使用网纹辊通过印涂方式涂覆在基材两面，通过悬浮式烘箱烘干固化，形成胶粘剂层，其中胶粘剂由pvdf和溶剂nmp按质量比为1：11.5组成；
34.s2、将网格目数为50目、厚度为20μm的网状铜集流体热压贴合在胶粘剂层的表面，即得，其中热压的温度为80℃，压力为3mpa，时间为50s。
35.其中，网状铜集流体由铜金属纤维使用经编机通过三维编织而成。
36.实施例3
37.一种锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液和外壳，其中正极片包括实施例1中的多层网状集流体和涂覆在上述多层网状集流体上的正极活性材料；负极片包括实施例2中的多层网状集流体和涂覆在上述多层网状集流体上的负极活性材料。
38.其中，正极活性材料由磷酸铁锂、粘结剂及导电剂组成，其中粘结剂为pvdf，导电剂由超导碳黑(sp)和石墨烯组成，按质量比计，磷酸铁锂：sp：石墨烯：pvdf＝96.8:0.7:0.5:2.0；负极活性材料由人造石墨、增稠剂、粘结剂和导电剂组成，其中增稠剂为羧甲基纤维素钠(cmc)，粘结剂为丁苯橡胶(sbr)，导电剂为超导碳黑(sp)，按质量比计，人造石墨：sp：sbr：cmc＝96.5:0.5:1.8:1.2；电解液由电解质和溶剂组成，其中电解质为lipf6，电解质的质量分数为1mol/l，溶剂由碳酸亚乙酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)、碳酸甲乙酯(emc)按体积比为35:5:60组成。
39.其中，锂离子电池采用常规方法制造，具体地，别将正极活性材料、负极活性材料按一定的配比进行混合搅拌，形成均一的浆料，分别涂布在集流体上，经烘烤除去正负极浆料中的溶剂后，进行辊压、制芯、组装、烘烤、注液、化成、封口、分容等工序，制得成品电池。
40.对比例1
41.对比例1与实施例3的区别仅为：采用网状铝集流体代替实施例1中的多层网状集流体，采用网状铜集流体代替实施例2中的多层网状集流体。
42.其余原料和制造方法与实施例3相同。
43.对比例2
44.对比例2与实施例3的区别仅为：采用铝箔代替实施例1中的多层网状集流体，采用铜箔代替实施例2中的多层网状集流体。
45.其余原料和制造方法与实施例3相同。
46.试验例
47.对实施例3和对比例1-2的锂离子电池进行抗拉强度和电化学性能测试，其中抗拉强度测试参照国标gb/t228.1-2010金属材料拉伸试验标准，内阻测试采用内阻测试仪，能量密度是通过先测试电池容量，再经过计算得到，其中电池容量测试方法为1c恒流放电，限压2.0v；测试结果如表1所示：
48.表1
[0049][0050]
从表1中可以看出，本发明的多层网状集流体抗拉强度与对比例1中采用的网状集流体以及对比例2中采用的平面光箔结构的集流体相比较，有着显著的提升，说明没有高分子薄膜作为基材，仅由网状集流体作为集流体的抗拉强度过低，因此，本发明与现有的网状集流体和面光箔结构集流体相比，可有效降低锂离子电池涂布工序的断带频率，提高涂布的制程效率，降低锂电池企业的制造成本；同时，实施例3的电池内阻较对比例2的电池有明显的下降，能量密度较对比例2有大幅度提高，且内阻和能量密度与对比例1的电池非常接近，说明采用本发明多层网状集流体制造的电池具有高能量密度、低内阻，电化学性能优良。综上，本发明的多层网状集流体既可以有效提高锂电池集流体的抗拉强度，降低企业的生产成本；又能有效提高锂电池的能量密度，降低电池的内阻，使电池具有优良的电化学性能。
[0051]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。