复合集流体、复合极片、电池及电子设备的制作方法

1.本技术涉及电子技术领域，具体涉及一种复合集流体、复合极片、电池及电子设备。


背景技术：

2.可充电电池，例如锂电池，由于具备能量密度大、输出功率高、循环寿命长和环境污染小等优点而被广泛应用于电动汽车以及消费类电子产品中。然而可充电电池在受到挤压、碰撞或穿刺等异常情况时，容易造成正负极片之间形成短路，进而造成电芯热失控失效，很容易发生着火、爆炸，从而引起严重危害。因此，如何提高电池的安全性能，防止正负极片之间的短接，成为需要解决的技术问题。


技术实现要素：

3.本技术提供了一种防止正负极片之间的短接，提高电池的安全性能的复合集流体、复合极片、电池及电子设备。
4.第一方面，本技术实施例提供了一种复合集流体，包括：
5.集流本体；及
6.保护层，设于所述集流本体，所述保护层包括多个保护部，相邻的两个所述保护部之间形成镂空部，所述保护部的延伸率大于所述集流本体的延伸率。
7.第二方面，本技术实施例提供了一种复合极片，包括活性材料层及所述的复合集流体，所述活性材料层设于所述复合集流体的一侧或相对两侧。
8.第三方面，本技术实施例提供了一种电池，包括多个所述的复合极片。
9.第四方面，本技术实施例提供了一种电子设备，包括所述的电池。
10.本技术实施例提供的复合集流体，复合集流体设有保护层，保护层具有多个保护部，该保护部的延伸率大于集流本体的延伸率，保护部相对于集流本体具有更强的抗拉伸能力，以使保护部相对于集流本体对于穿刺具有更强的抵抗能力，有效地防止穿刺刺穿保护部，提高复合集流体对于穿刺的抵抗力；保护部之间的镂空部用于使保护层相背两侧的导电物质导通，以实现集流本体的导通功能。
11.本技术实施例提供的复合极片，包括上述的复合集流体，从而对于穿刺具有更强的抵抗能力。
12.本技术实施例提供的电池，电池包括多个上述的复合极片，由于复合极片内设有能够对于穿刺进行有效抵抗的保护层，因而电池对于内部电化学反应生成的穿刺或其他穿刺，具有较强的抵抗能力，进而有效地防止穿刺同时刺穿正负极片并形成正负极片之间的短接点，避免正负极片短接后电池快速升温而带来的安全问题，提高电池的安全性。
13.本技术实施例提供的电子设备，该电子设备包括上述的电池，通过电池的内部结构改进，使电池具有较高的安全性，因此，电子设备也具有较高的安全性。
附图说明
14.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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的附图。
15.图1是本技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图；
16.图2是图1提供的一种电子设备的结构分解示意图；
17.图3是本技术实施例提供的电池电连接外部电源的电路框图；
18.图4是图2提供的电池的透视图；
19.图5是图2提供的电池的剖面图；
20.图6是图5提供的电池中电芯的第一种局部剖面图；
21.图7是图6提供的第一种第一复合极片的剖面图；
22.图8是图6提供的第二种第一复合极片的剖面图；
23.图9是图6提供的第三种第一复合极片的剖面图；
24.图10是图6提供的第四种第一复合极片的剖面图；
25.图11是图6提供的第五种第一复合极片的剖面图；
26.图12是图6提供的第六种第一复合极片的剖面图；
27.图13是图6提供的第七种第一复合极片的剖面图；
28.图14是图6提供的第八种第一复合极片的剖面图；
29.图15是图6提供的第九种第一复合极片的剖面图；
30.图16是图6提供的第十种第一复合极片的剖面图；
31.图17是图6提供的第十一种第一复合极片的剖面图；
32.图18是图6提供的第十二种第一复合极片的剖面图；
33.图19是图6提供的第十三种第一复合极片的剖面图；
34.图20是图5提供的电池中的电芯的第二种剖面图；
35.图21是图5提供的电池中的电芯的第三种剖面图；
36.图22是图5提供的电池中的电芯的第四种剖面图；
37.图23是图6提供的第一种保护层的俯视图；
38.图24是图6提供的第二种保护层的俯视图；
39.图25是图6提供的第三种保护层的俯视图；
40.图26是图6提供的第四种保护层的俯视图；
41.图27是图6提供的第十四种第一复合极片的剖面图；
42.图28是图7提供的第一种保护部的剖面图；
43.图29是图7提供的第二种保护部的俯视图；
44.图30是图7提供的第三种保护部的剖面图；
45.图31是图7提供的第四种保护部的剖面图；
46.图32是图7提供的第五种保护部的剖面图；
47.图33是图6提供的第五种保护层的剖面图；
48.图34是图6提供的第六种保护层的剖面图。
具体实施方式
49.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术所列举的实施例之间可以适当的相互结合。
50.请参照图1，图1为本技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图。电子设备100可以为电话、电视、平板电脑、手机、照相机、个人计算机、笔记本电脑、可穿戴设备、电动交通工具、飞机等可充电设备。请参照图1，本技术中以电子设备100为手机为例进行说明。为了便于描述，以电子设备100处于第一视角为参照进行定义，电子设备100的宽度方向定义为x向，电子设备100的长度方向定义为y向，电子设备100的厚度方向定义为z向。
51.请参照图2，电子设备100包括电池10。本实施例中，电子设备100为手机。电子设备100还包括显示屏20、中框30及后盖40。显示屏20、中框30及后盖40依次固定连接。电池10设于中框30。电池10用于为显示屏20及设于中框30上的主板60等器件进行供电。
52.电池10包括但不限于为锂离子电池、锂金属电池、锂-聚合物电池、铅-酸电池、镍-金属氢化物电池、镍-锰-钴电池、锂-硫电池、锂-空气电池、镍氢电池、锂离子电池、铁电池、纳米电池等所有固态电池。本技术实施例以电池10为锂离子电池为例进行说明。
53.本技术对于电池10的形状不做具体的限定。电池10可呈柱状形式、袋状形式、弧状形式、软包方状、圆柱形式、菱柱形式或异形等。按照充电方式分类，本技术所述的电池10的包括不限于为有线充电电池、无线充电电池。本技术实施例以电池20为有线充电电池为例进行说明。
54.请参照图2，电子设备100还包括充电接口50及充电控制单元70。
55.请参照图2，充电接口50设于中框30上，以使充电接口50连接外接电源200(后续简称电源200)。具体的，充电接口50可以通过充电线与电源200连接。充电接口50的种类包括但不限于android和windows phone系统手机的micro usb接口、usb type c接口以及ios系统手机的lightning接口。
56.请参照图3，充电控制单元70连接充电接口50和电池10。充电控制单元70可为封装的集成芯片，充电控制单元70设于主板60或小板上，用于控制电池10的充电时间和充电电流等。充电接口50通过柔性电路板与充电控制单元700连接。电源200、充电接口50、充电控制单元70、电池10形成电池10的充电回路。
57.请参照图3，电源200的导电端包括第一电源端210和第二电源端220。第一电源端210为电源200的正极端，且第二电源端220为电源200的负极端；或者，第一电源端210为电源200的负极端，且第二电源端220为电源200的正极端。本实施例中，第一电源端210为正极端，第二电源端220为负极端。充电接口50包括第一充电端501和第二充电端502。当充电接口50电连接电源200时，第一充电端501连接第一电源端210，第二充电端502连接第二电源端220，此时，电流从第一电源端210，依次经过第一充电端501、充电控制单元70、电池10的正极101、电池10的负极102、第二充电端502，流向第二电源端220，电池10处于充电状态。
58.以下结合附图对本技术实施例提供的电池10的具体结构进行说明。
59.请参照图4，电池10包括电芯1、保护板2及封装壳3。保护板2电连接电芯1，用于对电芯1进行过压、欠压、过流、短路、过温状态的保护并延长电池10使用寿命。封装壳3用于封装电芯1及保护板2。封装壳3包括但不限于为铝壳、钢壳、铝塑膜等。本实施例中，封装壳3为
铝塑膜。
60.请参照图5，电芯1包括第一复合极片11、第二复合极片12、电解液13及隔膜14。第一复合极片11为正极片，第二复合极片12为负极片；或者，第一复合极片11为负极片，第二复合极片12为正极片。本实施例中，第一复合极片11为正极片，第二复合极片12为负极片。
61.请参照图6，第一复合极片11包括第一复合集流体111及设于第一复合集流体111上的第一活性材料层112。
62.具体的，第一复合集流体111为导电薄片。
63.第一活性材料层112的数量为至少一层。本实施例中，第一活性材料层112设于第一复合集流体111的两个相背的表面，以在有限的体积下增加第一活性材料层112的面积，进而增加第一复合集流体111在电化学反应中吸收或产生电子的能力，提高电池10的能量密度。在其他实施方式中，第一活性材料层112设于第一复合集流体111的一个表面。具体的，第一活性材料层112包括电极电势较高、结构稳定的具有嵌锂能力的层状或尖晶石结构的过渡金属氧化物或聚阴离子型化合物，如磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、富锂锰基材料、镍钴铝酸锂等中的至少一种。
64.请参照图6，第二复合极片12包括第二复合集流体121及设于第二复合集流体121上的第二活性材料层122。第二复合集流体121为导电薄片。第二活性材料层122的数量为至少一层。本实施例中，第二活性材料层122设于第二复合集流体121的两个相背的表面，以在有限的体积下增加第二活性材料层122的面积，进而增加第二复合集流体121产生或吸收电子的能力，提高电池10的能量密度。在其他实施方式中，第二活性材料层122设于第二复合集流体121的一个表面。
65.第二活性材料层122可以为电位尽可能接近锂电位、结构稳定的并可大量储锂的层状石墨、金属单质及金属氧化物，如石墨、碳纤维、石墨烯、钛酸锂等。
66.请参照图6，第一复合极片11、隔膜14及第二复合极片12皆为薄片状。隔膜14设于第一复合极片11与第二复合极片12之间，用于防止第一复合极片11与第二复合极片12直接接触。因为第一复合极片11的第一复合集流体111和第二复合极片12的第二复合集流体121导通时，电池10短路，电池10内部的电流瞬时急剧增大，使得电池10内部温度急剧升高，电池10内部的活性材料层与电解液13在高温下易产生爆炸等安全问题。隔膜14是一种经特殊成型的高分子薄膜，隔膜14有微孔结构，可以让锂离子自由通过，而电子不能通过，以使第一复合极片11和第二复合极片12之间能够进行电化学反应，但是第一复合极片11和第二复合极片12之间为绝缘状态。隔膜14的材质包括但不限于聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)或它们的复合膜。复合膜例如为pp/pe/pp三层隔膜。
67.可选的，第一复合极片11、第二复合极片12的数量皆为一个，一个第一复合极片11、一个或多个隔膜14、一个第二复合极片12依次层叠后卷绕形成绕卷式的电芯1。
68.可选的，第一复合极片11、第二复合极片12、隔膜14的数量皆为多个。第一复合极片11、隔膜14、第二复合极片12、隔膜14、第一复合极片11、隔膜14依次层叠设置，以形成叠片式的电芯1。
69.请参照图5，可选的，电解液13可以为溶有电解质锂盐的有机溶剂，用于提供锂离子，电解质锂盐有lipf6、liclo4、libf4等，有机溶剂主要由碳酸二乙酯(dec)、碳酸丙烯酯(pc)、碳酸乙烯酯(ec)、二甲酯(dmc)等其中的一种或几种混合组成。将第一复合极片11、第
二复合极片12及隔膜14包装于封装壳3内，将电解液13注入封装壳3内，使第一复合极片11、第二复合极片12浸泡于电解液13内，并将保护板2封装于该封装壳3，以形成电池10。
70.电池10在充放电过程中，li 在第一复合极片11与第二复合极片12之间往返嵌入和脱嵌。充电时，li 从第一复合极片11(正极)脱嵌，经过电解质嵌入第二复合极片12(负极)，第二复合极片12处于富锂状态。放电时则相反。
71.进一步地，请参照图5，电芯1还包括第一极耳16及第二极耳17。第一极耳16电连接第一复合极片11，第二极耳17电连接第二复合极片12。第一极耳16远离第一复合极片11的一端电连接保护板2，第二极耳17远离第二复合极片12的一端电连接保护板2，以使保护板2对于电芯1的充放电进行管理。
72.第一复合极片11、第一极耳16、保护板2、充电控制单元70、负载、保护板2、第二极耳17、第二复合极片12形成放电回路。第一复合极片11、第一极耳16、保护板2、充电控制单元70、外部电源200、保护板2、第二极耳17、第二复合极片12形成充电回路。
73.一般而言，电池10在发生碰撞、挤压、穿刺等异常情况下容易出现正负极片的短路，从而导致电池10的安全问题。在电池10出厂前，需要对于电池10的安全性评估，通过重现电池10穿透现象，以定量评估危险程度。穿刺试验是一种对于电池10的安全性评估十分有效的风险评估方法，具体为，通过钢针等刺电池10，测试电池10在钢针的针刺情况下发生短路的几率。电池10在钢针的针刺情况下发生短路的几率越小，电池10对于针刺、撞击等机械测试的通过率越高，那么电池10的安全性和穿刺稳定性更高。另一方面，电池10内部的电化学反应过程中，在低温环境下容易产生锂析晶，该锂析晶在电池10内部极可能刺穿极片而导致电池10短路。本技术所述的穿刺包括但不限于为穿刺试验内的钢针和电池10内部电化学反应产生的锂析晶等。
74.本技术实施例提供了一种能够提高电池10在碰撞、挤压、穿刺过程中的安全性，减小电池10短路的第一复合集流体111和第二复合集流体121，使得第一复合极片11和第二复合极片12具有较强的穿刺稳定性，及对于穿刺、撞击等异常情况下具有较高的通过率。如此，由第一复合极片11和第二复合极片12形成的电池10也具有较强的穿刺稳定性，对于穿刺、撞击等异常情况下具有较高的通过率，进而减小电池10发生短路的概率，有效地提高电池10的安全性。
75.以下结合附图对于第一复合集流体111的结构进行举例说明。第二复合集流体121的结构可参考第一复合集流体111的结构。
76.请参阅图7，第一复合集流体111包括第一集流本体113及设于第一集流本体113上的第一保护层114。本实施例中，第一保护层114与第一集流本体113共同形成第一复合集流体111。本技术对于第一保护层114与第一集流本体113的具体结合方式不做具体的限定。具体的，第一保护层114可通过涂布、压延、辊压、粘接、蒸镀、气相沉积、化学沉积、磁控溅射、化学镀中的至少一种方式与第一集流本体113进行复合。进一步地，本技术对于第一保护层114设于第一集流本体113的具体位置不做具体的限定，换言之，第一保护层114可设于第一集流本体113的表面，也可以设于第一集流本体113内。
77.具体的，第一集流本体113为导电材质。本实施例中，第一复合集流体111为正极集流体。进一步地，第一集流本体113为铝箔。
78.第一保护层114的延伸率大于第一集流本体113的延伸率。延伸率是描述材料塑性
性能的指标。延伸率即试样拉伸断裂后标距段的总变形δl与原标距长度l之比的百分数:δ＝δl/l
×
100％。延伸率越大，说明该材料在拉伸断裂后的变形越大，换言之，该材料越不容易断裂。也就是说，第一保护层114的抗断裂能力大于第一集流本体113的抗断裂能力。当穿刺刺向第一复合极片11时，由于第一保护层114具有较大的延伸率，第一保护层114能够通过变形对穿刺的作用进行有效地阻挡，以防止穿刺穿透第一复合极片11，如此，能够防止穿刺导通第一复合极片11与第二复合极片12进而导致电池10的正负极片短路。
79.第一保护层114的材质包括但不限于为粘合剂、多孔可伸缩结构等。其中，粘合剂包括但不限于为聚偏二氟乙烯、偏氟乙烯-氟化烯烃的共聚物、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚胺酯、氟化橡胶、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚酰胺等中的至少一种组成。多孔可伸缩结构包括但不限于为纳米伸缩结构、多孔泡沫结构及纤维多孔结构。
80.在一实施方式中，第一保护层114的材质为绝缘材质，例如，第一保护层114为胶层。当第一保护层114为整层设计，且第一保护层114设于第一集流本体113内时，第一保护层114阻挡了其相对两侧的第一集流本体113电性导通。当第一保护层114为整层设计，且第一保护层114设于第一集流本体113与第一活性材料层112之间时，第一保护层114阻挡了其相对两侧的第一集流本体113与第一活性材料层112电性导通，如此，将削弱第一集流本体113的导电能力。
81.本实施例中，请参阅图7，第一保护层114包括多个第一保护部115，相邻的两个第一保护部115之间形成第一镂空部116。第一保护部115的延伸率大于第一集流本体113的延伸率。第一保护部115对第一复合集流体111进行防护，防止穿刺刺穿第一复合集流体111。第一镂空部116设于相邻的两个第一保护部115之间，以使第一保护层114的相背两侧(沿z轴方向上)的第一集流本体113能够相互接触并导通，进而使得第一保护层114的相背两侧(沿z轴方向上)的第一集流本体113不会被绝缘，提高第一复合集流体111的导电性能。
82.本实施例中，第一保护层114相对于第一集流本体113为图案化的结构。可选的，第一保护层114中的第一镂空部116用于收容部分的第一集流本体113，以使第一集流本体113内部的电性导通良好，以避免第一保护层114将第一集流本体113隔断成两个相互绝缘的导电部分，实现第一集流本体113内部电性导通良好；或者，避免第一保护层114将第一集流本体113与第一活性材料层112隔断而导致第一集流本体113无法实现第一极耳16与第一活性材料层112之间的电性导通的问题，提高第一集流本体113与第一活性材料层112之间导电性能。
83.本实施例提供的第一复合集流体111，通过设置第一保护层114包括多个第一保护部115，相邻的两个第一保护部115之间形成第一镂空部116，其中，第一保护部115能够提供较高的延伸率，以有效地抵抗穿刺穿透第一复合极片11，提高电池10对于穿刺的抵抗能力，进而提高电池10的安全性；此外，第一镂空部116作为第一保护层114预留给其两侧的导电通道，以使第一保护层114相对两侧的第一集流本体113能够电性导通良好，或者，使得第一保护层114相对两侧的第一集流本体113及第一活性材料层112能够电性导通，实现第一集流本体113的导电性能，使电池10能够正常充放电；此外，在第一复合集流体111上设置图案化的第一保护层114，可以减少第一保护层114的材质、节省成本及减轻电池10的整体重量。
84.换言之，第一保护层114的第一保护部115处为第一复合集流体111上防止穿刺的防护部分，第一保护层114的第一镂空部116为第一复合集流体111上的导电通道，如此，第
一保护层114既能够对穿刺进行有效的防护，还能够确保第一复合集流体111具有较高的导电率。
85.可选的，第一保护部115在z轴方向上的厚度为1～40μm。
86.本实施例中，本技术对于第一保护部115的数量、排布方式和形状皆不做限定。
87.请参阅图7及图8，第一保护层114设于第一集流本体113上包括但不限于为第一保护层114的至少部分嵌设于第一集流本体113内；和/或，第一保护层114的至少部分设于第一集流本体113的外表面。
88.具体的，本实施例对于第一保护层114的数量不做具体的限定。在一实施方式中，请参阅图8，第一保护层114的数量为一个，第一保护层114全部设于第一集流本体113的外表面；或者，请参阅图9，第一保护层114的一部分设于第一集流本体113的外表面，另一部分嵌设于第一集流本体113内；或者，请参阅图7，第一保护层114全部设于第一集流本体113内。在另一种可能的实施方式中，第一保护层114的数量为两个或两个以上。例如，第一保护层114的数量为两个。请参阅图10至图12，两个第一保护层114分别设于第一集流本体113的相背设置的第一表面113a和第二表面113b，两个第一保护层114在z轴方向可正对设置、部分错开设置或完全错开设置；或者，请参阅图13至图15，一个第一保护层114设于第一集流本体113的第一表面113a或第二表面113b，另一个第一保护层114设于第一集流本体113内，两个第一保护层114在z轴方向可正对设置、部分错开设置或完全错开设置；或者，请参阅图16至图18，两个第一保护层114皆完全设于第一集流本体113内，两个第一保护层114在z轴方向可正对设置、部分错开设置或完全错开设置。
89.可选的，请参阅图9及图10，当第一保护层114的至少部分设于第一集流本体113的外表面时，第一镂空部116的至少部分用于收容部分的第一活性材料层112。换言之，设于第一集流本体113外表面上的第一活性材料层112的至少部分设于第一镂空部116内，以使第一活性材料层112与第一集流本体113接触，实现第一极耳16、第一集流本体113、第一活性材料层112之间能够实现良好的电性导通。
90.可选的，请参阅图8，第一保护层114设于第一集流本体113层的表面，第一活性材料层112覆盖于第一保护层114。换言之，第一活性材料层112覆盖第一保护部115和第一镂空部116。进一步地，第一活性材料层112可设于第一镂空部116内。
91.可选的，请参阅图19，第一活性材料层112设于第一镂空部116内。第一活性材料层112与第一保护部115位于同一层。换言之，第一活性材料层112可填满整个第一镂空部116。第一活性材料层112与第一保护部115为互补图案。如此，第一活性材料层112与第一保护层114为同一层，以使整个第一复合极片11的整体厚度较小；同时，第一复合极片11对于穿刺、碰撞等测试和恶劣环境具有较高的防护能力，进而提高电池10的安全性能。
92.可选的，请参阅图7及图9，当第一保护层114的至少部分嵌设于第一集流本体113内时，第一镂空部116的至少部分用于收容部分的第一集流本体113。换言之，第一镂空部116内至少部分设置第一集流本体113，一方面使得第一集流本体113包覆于第一保护层114，提高第一集流本体113与第一保护层114之间的集成度，减小第一复合集流体111的整体体积，另一方面还使得第一集流本体113即使嵌设第一保护层114也能够具有较好的导电性。
93.以上为第一复合集流体111的具体结构的实施例，本技术中的第二复合集流体121
的结构与第一复合集流体111的结构大致相似，请参阅图20至图22，第二复合集流体121包括第二集流本体123及设于第二集流本体123上的第二保护层124，第二保护层124包括多个第二保护部125，相邻的两个第二保护部125之间形成第二镂空部126。第二保护部125与第一保护部115在z轴方向上完全正对、部分错开设置或完全错开设置。第二保护层124与第二集流本体123的位置关系可参考第一保护层114与第一集流本体113之间的位置关系。其中，第一保护层114与第二保护层124的材质相同，第一集流本体113及第二集流本体123的材质不同，例如，第一集流本体113为铝箔，第二集流本体123为铜箔。第二保护部125与第一保护部115的形状可相同或不同，第一镂空部116与第二镂空部126的形状可相同或不同。
94.可以理解的，以上的第一复合集流体111、第二复合集流体121可用于卷绕式的电芯1结构和叠片式的电芯1结构，当第一复合集流体111、第二复合集流体121应用于叠片式的电芯1结构时，可以是叠片式的电芯1结构中的部分极片为复合极片，也可以是叠片式的电芯1结构中的全部极片皆为复合极片，以提高电池10的安全性。
95.可选的，本技术对于第一保护部115和第一镂空部116的具体形状不做具体的限定。第一保护部115和第一镂空部116为互补图案结构或非互补图案结构。本实施例中，第一保护部115和第一镂空部116为互补图案结构。第一保护部115和第一镂空部116铺满整个第一集流本体113。第一保护部115和第一镂空部116的具体形状包括但不限于以下的实施方式。
96.在一可能的实施方式中，请参阅图23，第一保护部115呈条状及第一镂空部116呈条状。多个第一保护部115和多个第一镂空部116依次交错排列。第一保护部115和第一镂空部116皆为矩形条状，第一保护部115和第一镂空部116的延伸方向相同，具体的，第一保护部115和第一镂空部116皆沿x轴方向、y轴方向或相对于x轴方向和y轴方向倾斜的方向延伸。在其他实施方式中，第一保护部115和第一镂空部116还可以为三角形条状、菱形条状、波浪形条状等等。本技术对于第一保护部115的数量、尺寸不做具体的限定。
97.在一可能的实施方式中，请参阅图24及图25，第一保护部115呈块状及第一镂空部116呈网格状。第一保护部115与第一镂空部116互补图案结构。第一保护部115的形状包括但不限于为圆形、三角形、正方形、矩形、菱形等等。多个第一保护部115可以呈多行多列排布，也可以交错式排布。
98.在一可能的实施方式中，请参阅图26，第一保护部115呈网格状及第一镂空部116呈块状。第一保护部115与第一镂空部116互补图案结构。第一镂空部116的形状包括但不限于为圆形、三角形、正方形、矩形、菱形等等。
99.在一实施方式中，请参阅图27，第一保护层114的数量为多个。多个第一保护层114沿第一集流本体113的厚度方向(即z轴方向)依次层叠且间隔设置。相邻两层第一保护层114中的第一保护部115在垂直于所述厚度方向上至少部分错开设置。相邻两层第一保护层114中的第一保护部115在垂直于在x轴方向和/或y轴方向上完全错开或部分错开设置。例如，相邻两层第一保护层114包括第一子保护层114a和第二子保护层114b。第一子保护层114a的第一保护部115在z轴方向上(在第一集流本体113的厚度方向上)的正投影的至少部分设于第二子保护层114b的第一镂空部116中。如此，在x-y平面上，第一保护部115形成的阻挡面积相对较大，能够抵抗更多不同位置的穿刺，进一步提高电池10的安全性；而且，在z轴方向间隔设置的多层第一保护层114，多层第一保护层114可以从第一集流本体113的相
对两侧阻挡穿刺，进而从第一集流本体113的相对两侧进行防护，进一步提高防护效率；而且，每一层第一保护层114中皆设有第一镂空部116，所以即使第一复合集流体111内设置多层第一保护层114后，仍能够具有较好的导电性能。
100.进一步地，请参阅图27，第一子保护层114a的第一保护部115在第二子保护层114b上在第一集流本体113的厚度方向上的正投影完全覆盖或部分覆盖第二子保护层114b的第一镂空部116；和/或，第二子保护层114b的第一保护部115在第一集流本体113的厚度方向上的正投影完全覆盖或部分覆盖第一子保护层114a的第一镂空部116。
101.本实施例中，第一子保护层114a的第一保护部115在第一集流本体113的厚度方向上的正投影完全覆盖第二子保护层114b的第一镂空部116；及第二子保护层114b的第一保护部115在第一集流本体113的厚度方向上的正投影完全覆盖第一子保护层114a的第一镂空部116。换言之，两层保护层114a、114b的第一保护部115是交错设置的，以形成较大的阻挡面积，如此，第一子保护层114a和第二子保护层114b的保护部115能够在第一复合极片11的x-y平面内形成全覆盖，以在第一复合极片11的x-y平面内阻挡各个位置上的穿刺，进一步地提高电池10的安全性；同时，第一子保护层114a上的第一镂空部116和第二子保护层114b上的第二镂空部126皆形成导电通道，使得整个第一集流本体113具有较好的导电性能。
102.进一步地，第一子保护层114a设于第一集流本体113的第一表面113a；和/或，第二子保护层114b设于第一集流本体113的第二表面113b。本实施例中，第一子保护层114a设于第一集流本体113的第一表面113a，及第二子保护层114b设于第一集流本体113的第二表面113b。
103.一般而言，在第一集流本体113内设置第一保护层114可防止穿刺贯穿第一复合极片11，然而，穿刺的一端接触第二复合极片12的第二活性材料层122，穿刺的另一端刺穿第一复合极片11的第一活性材料层112后接触第一集流本体113，此时，穿刺仍可能导致第一复合极片11和第二复合极片12短路。
104.基于上述的问题，本技术实施例通过将第一子保护层114a和第二子保护层114b分别设于第一集流本体113的两个相背的外表面，以使第一子保护层114a和第二子保护层114b分别从第一集流本体113的相背两侧进行防护。当穿刺的一端接触第二复合极片12的第二活性材料层122，穿刺的另一端在刺穿第一复合极片11的第一活性材料层112时，由于第一子保护层114a阻挡了穿刺的另一端的伸长并阻挡穿刺的另一端接触第一集流本体113，如此，可以有效地防止穿刺将相邻的两个极片导通。
105.进一步地，多个第一复合极片11中，部分第一集流本体113的相背两侧分别设置第一子保护层114a和第二子保护层114b，或者，所有的第一集流本体113的相背两侧皆设有第一子保护层114a和第二子保护层114b。进一步地，多个第二复合极片12中，部分第二集流本体123的相背两侧分别设置两层第二保护层124，或者，所有的第二集流本体123的相背两侧分别设置两侧第二保护层124。
106.通过在第一复合极片11中设置至少双层图案化的第一保护层114，并将双层第一保护层114中的第一保护部115在垂直于第一集流本体113的厚度方向上至少部分错开设置，及将双层第一保护层114设于第一集流本体113的两个相背的表面，一方面增加了第一复合极片11内第一保护部115所形成的阻挡面积，弥补了单层第一保护层114中的第一镂空
部116没有设置第一保护部115的不足；另一方面，通过在第一集流本体113的相背的表面分别设置双层图案化的第一保护层114，以对第一集流本体113的上下两侧进行有效的防护，进一步地减少电池10短路的风险，提高电池10的安全性；再一方面，第一保护层114图案化设置还能够使得第一集流本体113上下层的第一活性材料层122、中间的第一集流本体113之间能够有效地电性导通。
107.请参阅图14，第一复合极片11的第一保护层114与第二复合极片12的第二保护层124在垂直于z轴方向上至少部分错开设置。具体的，第一复合极片11的第一保护层114与第二复合极片12的第二保护层124在x轴或y轴方向上至少部分错开设置。进一步地，第一复合极片11的第一保护层114在在第一集流本体113的厚度方向上的正投影覆盖第二保护层124中的第二镂空部126，第二复合极片12的第二保护层124在第二集流本体123的厚度方向上的正投影覆盖第一保护层114中的第一镂空部116。如此，第一复合极片11和第二复合极片12的保护层所形成阻挡面能够全面覆盖电池10中极片的x-y平面，以阻挡极片在x-y平面内全方位的穿刺作用。
108.本技术对于第一保护部115的具体材质、结构不做具体的限定，可选的，第一保护部115包括但不限于为绝缘保护部、导电保护部等。本技术通过以下实施方式对第一保护部115的具体结构进行具体的举例说明。第二保护部125的材质和结构可参考第一保护部115的材质和结构，本技术对于第二保护部125的材质和结构不做进一步的限定。
109.在第一种第一保护部115可能的实施方式中，请参阅图28，第一保护部115包括保护本体151及导电部152。
110.导电部152设于保护本体151的表面或内部。导电部152用于与第一集流本体111电性导通。本技术对于导电部152的具体结构不做具体的限定，导电部152包括若干导电颗粒、导电柱、导电丝、导电网、导电片、导电杆中的至少一者。导电部152的材质包括但不限于为碳纳米管、石墨烯、导电石墨、炭黑、碳纤维、石墨、导电陶瓷粉、复合导电材料中的至少一种；还可以为铝、铜、镍、铜、钴、钨、锡、铅、铁、银、金、铂或其合金中的至少一种。
111.可选的，保护本体151可以为粘合剂，以将导电部152连接至第一集流本体113，同时还具有较好的延伸率，以使第一保护部115同时具有较好的延伸率和较高的导电率。保护本体151的材质包括但不限于为偏二氟乙烯、偏氟乙烯-氟化烯烃的共聚物、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚胺酯、氟化橡胶、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚酰胺中的至少一种。
112.以下结合附图对于导电部152的具体结构进行举例说明。
113.第一种可能的导电部152的实施方式中，请参阅图28，导电部152为多个导电柱152a。多个导电柱152a可间隔设置或连接设置。多个导电柱152a中至少部分导电柱152a完全贯穿保护本体151。
114.可选的，每个导电柱152a皆完全贯穿保护本体151。请一并参考图7，当第一保护层114设于第一集流本体113内时，每个导电柱152a的相对两端直接接触第一集流本体113，以在第一集流本体113内部导通。请一并参考图8，当第一保护层114设于第一集流本体113表面时，每个导电柱152a的相对两端直接接触第一集流本体113和第一活性材料层112，以导通第一集流本体113及第一活性材料层112。
115.可选的，一部分导电柱152a完全贯穿保护本体151，另一部分的导电柱152a设于保护本体151内且未完全贯穿保护本体151，未完全贯穿保护本体151的导电柱152a可电连接
于完全贯穿保护本体151的导电柱152a，以实现导电柱152a对第一集流本体113内部或第一集流本体113与第一活性材料层112之间的电性导通，进一步地增加第一集流本体113的导电性能。
116.通过设置多个导电柱152a，既可以实现对于第一集流本体113内部或第一集流本体113与第一活性材料层112之间的电性导通，进一步地增加第一集流本体113的导电性能，还可以增加第一复合集流体111的结构强度。
117.第二种可能的导电部152的实施方式中，请参阅图29，导电部152为导电网格。保护本体151为填充于导电网格间隙内的粘合剂。本实施方式导电部152结构简单，导电网状结构使得第一保护部115具有一定的韧性，结合填充于导电网格内部的粘合剂，该第一保护部115具有较高的韧性和形变能力，以抵抗穿刺的刺入，有效地防止穿刺短接相邻的正负极片，提高电池10的安全性。
118.第三种可能的导电部152的实施方式中，请参阅图30，导电部152为导电粒子，保护本体151为胶层。导电部152混合于保护本体151内，以形成具有导电能力的胶层，如此，制得的第一保护部115具有较好的延伸性，同时，胶层内均匀设有一定浓度的导电粒子，实现了第一保护部115良好的导电性，提高了第一复合集流体111的防刺穿能力的同时还能够提高第一复合集流体111的导电率。
119.通过在第一保护部115设置导电粒子，可提高第一复合集流体111的集流性能，通过在第一保护部115设置胶层，胶层具有粘性和较好的延伸性能，能够避免第一复合集流体111被穿刺刺穿。
120.第四种可能的导电部152的实施方式中，导电部152和保护本体151位于同一层，且为互补的图案结构，以使导电部152和保护本体151形成即具有导电性能又具有阻挡穿刺的第一保护部115。
121.在第二种第一保护部115可能的实施方式中，请参阅图31，第一保护部115包括保护本体151及活性材料部153。
122.可选的，保护本体151为粘合剂，保护本体151的材质包括但不限于为偏二氟乙烯、偏氟乙烯-氟化烯烃的共聚物、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚胺酯、氟化橡胶、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚酰胺中的至少一种。
123.活性材料部153设于保护本体151的表面或内部。活性材料部153用于与电解液13发生电化学反应。活性材料部153的材质包括但不限于为磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、富锂锰基材料、镍钴铝酸锂等中的至少一种。
124.通过在第一保护部115内设置活性材料部153，该活性材料的材质可与第一活性材料层112的材质相同，该活性材料的作用与第一活性材料层112的作用相同，皆用于与电解液13发生反应，以形成更多的锂离子，进而提高电池10的能量密度。
125.对于第二复合集流体121而言，第二保护部125的结构可参考第一保护部115的结构。第二保护部125的活性材料部153的材质但不限于为石墨、碳纤维、石墨烯、钛酸锂等，第二保护部125的活性材料部153用于与电解液13反应，以产生更多的电子，进而提高电池10的能量密度。
126.可选的，请参阅图32，第一保护层114嵌设于第一集流本体113内。第一集流本体
113上具有用于设置第一活性材料层112的至少一个承载面113c。第一集流本体113还包括至少一个通孔113d。通孔113d的一端开口设于承载面113c。通孔113d的另一端开口正对第一保护部115。通孔113d内用于填充部分的第一活性材料层112。
127.具体的，对于第一保护层114嵌设于第一集流本体113的实施方式，第一保护部115内的活性材料部153无法接触到电解液13。本实施例通过在第一集流本体113上开设通孔113d，该通孔113d连通第一活性材料层112和第一保护部115，以使第一保护部115内的活性材料部153能够通过通孔113d与电解液13接触，进而促进产生锂离子，在实现对于电池10进行穿刺、碰撞保护的同时提高电池10的能量密度。
128.进一步地，通孔113d的数量为多个。多个通孔113d设于第一保护部115的一侧或相对两侧。当第一集流本体113的相对两侧皆设有第一活性材料层112时，通过在第一保护部115的相对两侧皆设置通孔113d，以使第一保护部115内的活性材料能够从两侧的通孔113d接触第一活性材料层112，提升锂离子产生的浓度和速度，进一步地增加电池10的能量密度及提高第一保护部115内的活性材料部153的利用率。
129.在第三种第一保护部115可能的实施方式中，请参阅图33，第一保护部115包括多孔结构154及设于多孔结构154内的若干磁性颗粒155。磁性颗粒155设于多孔结构154内，并能够在多孔结构154的孔洞内移动。
130.具体的，多孔结构154包括但不限于为纳米多孔材料、纤维多孔材料、泡沫多孔材料中的至少一者。磁性颗粒155的粒径小于多孔结构154内部的孔径，如此，磁性颗粒155能够在多孔结构154内运动。本实施例中，多孔结构154可以为导电材质或不导电材质。
131.在电池10进行穿刺测试的过程中，采用钢针对电池10进行穿刺试验。在钢针的针尖进入第一保护部115时，第一保护部115内的磁性颗粒155在钢针的吸引力下吸附于钢针针尖的表面，钢针的针尖上吸附有大量的磁性颗粒155，使穿刺刺尖变得不再尖锐，进而减少钢针的针尖对于第一保护部115的穿刺力，进而提高钢针进一步穿透第一保护部115，提高电池10的穿刺试验的通过率，如此，提高电池10的安全性。
132.可选的，磁性颗粒155的材质为导电材质。例如，磁性颗粒155的材质包括但不限于为铁，钴，镍中的至少一者。
133.通过在第一保护部115内设置能够导电的磁性颗粒155，一方面，该磁性颗粒155能够在穿刺刺尖进入第一保护部115时吸附于穿刺刺尖表面，使得穿刺刺尖钝化，以阻挡穿刺进一步地刺穿第一保护部115，进而防止第一复合极片11被穿透，提高电池10的安全性能；另一方面，磁性颗粒155能够提高第一保护部115的导电能力，进而提高第一复合集流体111的导电性。
134.可选的，请参阅图34，磁性颗粒155包括磁性核157及包覆磁性核157的绝缘包覆层158。磁性核157包括但不限于为铁，钴，镍颗粒的至少一者。磁性核157用于使磁性颗粒155具有磁性，以在钢针尖刺入第一保护部115时在钢针针尖的表面，阻挡钢针进一步穿透。绝缘包覆层158包括但不限于为绝缘胶层，绝缘包覆层158包覆于磁性核157，以使磁性颗粒155的表面具有绝缘性。
135.当钢针刺入第一保护部115时，该磁性颗粒155能够在穿刺刺尖进入第一保护部115时吸附于穿刺刺尖表面，使得穿刺刺尖钝化，以阻挡穿刺进一步地刺穿第一保护部115，进而防止第一复合极片11被穿透，提高电池10的安全性能；同时，磁性颗粒155的表面为绝
缘材质，磁性颗粒155吸附于钢针的表面，磁性颗粒155使钢针与第一复合极片11绝缘，即使钢针贯穿相邻的两个极片的情况下，钢针也无法使得两个极片短路，进而有效地提高电池10的安全性。
136.换言之，表面为绝缘材质的磁性颗粒155能够在钢针刺穿第一保护部115时吸附于钢针的表面，从而使得钢针与第一复合极片11相绝缘，进而使得钢针即使在穿透第一复合极片11和第二复合极片12的情况下，也无法电性导通第一复合极片11和第二复合极片12，进而有效地避免电池10短路，提高电池10的安全性。
137.本技术实施例提供了一种复合集流体(复合集流体指第一复合集流体111和/或第二复合集流体112)，通过在电池10的复合集流体中分散分布的保护部(该保护部指第一保护部和/或第二保护部)，在电池10遇到物理破坏时，保护部可以利用自身的良好延展性，保护正负极片不直接接触，从而保护电池10不会出现过热而发生起火；同时因为分散分布的保护部，这样可以减少保护部的用量，一方面可以降低生产成本，此外还可以降低电池10的重量。
138.以上所述是本技术的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本技术的保护范围。