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CN115911396A - 集流体、电极片以及集流体的制备方法 - Google Patents

集流体、电极片以及集流体的制备方法 Download PDF

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CN115911396A
CN115911396A CN202111162977.XA CN202111162977A CN115911396A CN 115911396 A CN115911396 A CN 115911396A CN 202111162977 A CN202111162977 A CN 202111162977A CN 115911396 A CN115911396 A CN 115911396A
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CN
China
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current collector
layer
grid
distributed
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CN202111162977.XA
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崔彦辉
潘仪
梅日国
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BYD Co Ltd
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BYD Co Ltd
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Publication date
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Priority to AU2022356004A priority patent/AU2022356004B2/en
Priority to KR1020237041167A priority patent/KR20240001248A/ko
Priority to CA3223411A priority patent/CA3223411A1/en
Priority to JP2023576061A priority patent/JP7808133B2/ja
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Abstract

本申请公开了一种集流体、电极片以及制备集流体的方法。集流体包括：支撑层、第一导电层和第二导电层；所述支撑层具有相背设置的第一表面和第二表面；所述第一导电层呈网格状结构分布在所述支撑层的第一表面和/或第二表面；所述第一导电层远离所述支撑层的表面上设置有所述第二导电层。通过设置支撑层满足了集流体的强度要求，通过第一导电层和第二导电层实现集流体的导电性。本申请实施例中第一导电层呈网格状结构形成在支撑层，降低了集流体单位面积重量。

Description

集流体、电极片以及集流体的制备方法
技术领域
本申请涉及电池技术领域，更具体地，本申请涉及一种集流体、电极片以及集流体的制备方法。
背景技术
近几十年来，锂离子电池在可移动电源及储能领域得到广泛的应用，但随着社会发展，人们对电源能量密度的要求越来越高，提高锂离子电池的能量密度变得越来越迫切。提升能力密度最基础的是通过电池材料体系的改变从根本上实现能量密度的提升。而短期内实现电池材料创新并商业化应用则非常困难，如何在现有材料体系受限的情况下进行突破创新，基于结构上的技术创新设计出能量密度更高的电池以满足长续航里程的要求，这是一直业内思考并亟需解决的问题。
发明内容
本申请目的是提供一种集流体、电极片以及集流体制备方法。
根据本申请实施例的第一方面，提供一种集流体。所述集流体包括：
支撑层，第一导电层和第二导电层；
所述支撑层具有相背设置的第一表面和第二表面；
所述第一导电层呈网格状结构分布在所述支撑层的第一表面和/或第二表面；
所述第一导电层远离所述支撑层的表面上设置有所述第二导电层。
可选地，所述第一导电层厚度范围为0.1μm～50μm。
可选地，所述网格状结构包括网格孔，所述网格孔的面积范围为0.01cm2～100cm2；
所述网格孔由网格壁围合形成，所述网格壁的宽度范围为0.1mm～50mm。
可选地，所述第二导电层的厚度范围为0.1μm～50μm。
可选地，所述支撑层为具有孔隙的热塑弹性体层。
可选地，所述集流体包括第三导电层，所述第三导电层呈网格状结构分布在所述支撑层的第一表面或者第二表面；
所述第一导电层分布在所述支撑层的第一表面，所述第三导电层分布在所述支撑层的第二表面；或者所述第一导电层分布在所述支撑层的第二表面，所述第三导电层分布在所述支撑层的第一表面。
可选地，所述第三导电层呈网格状结构分布在所述支撑层的第一表面或者第二表面，所述第三导电层远离所述支撑层的表面上设置有所述第二导电层。
可选地，所述第一导电层为金属部件，所述第三导电层为金属部件。
根据本申请第二方面，提供了一种电极片。所述电极片包括第一方面所述的集流体和电极浆料层，所述电极浆料层形成于所述第二导电层上。
根据本申请第三方面，提供了一种集流体的制备方法。集流体的制备方法包括以下步骤：
提供支撑层；
采用印刷技术、打印技术、沉积技术或者磁控溅射技术在支撑层的第一表面和/或第二表面形成第一导电层，第一导电层呈网格状结构分布在支撑层上；
在第一导电层的整个表面上形成第二导电层；
将第二导电层进行干燥处理，使得第一导电层表面的第二导电层被固化，以制备所述集流体。
本申请的一个技术效果在于，提供了一种集流体。集流体包括支撑层、呈网格状结构的第一导电层以及形成在第一导电层上的第二导电层。通过设置支撑层满足了集流体的强度要求，通过第一导电层和第二导电层实现集流体的导电性。本申请实施例中第一导电层呈网格状结构形成在支撑层，降低了集流体单位面积重量，提升了电池的能量密度。其中集流体为多孔结构，集流体允许锂离子穿透，增加了该集流体的应用场景。
通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本申请的实施例，并且连同说明书一起用于解释本申请的原理。
图1所示为本申请集流体的结构示意图一。
图2所示为本申请集流体的结构示意图二。
图3所示为本申请集流体的结构示意图三。
图4所示为本申请集流体的结构示意图四。
图5所示为本申请集流体的结构示意图五。
图6所示为本申请集流体的结构示意图六。
图7所示为本申请第一导电层的结构示意图。
图8所示为本申请制备集流体的流程图。
附图标记说明：
1、支撑层；11、第一表面；12、第二表面；2、第一导电层；3、第二导电层；4、第三导电层；20、网格状结构；201、网格孔；202、网格壁。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
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讨论。
现有技术中，在现有材料体系受限的情况下，业内考虑通过降低电池中非活性组份占比进而实现电池能量密度的提升。而多孔集流体技术就是降低非活性组份占比的一项关键技术，且多孔集流体还可拓宽电池能量密度。目前多孔集流体种类包括泡沫金属片、打孔金属箔材、碳纤维片材等。现有的多孔集流体技术中，泡沫金属片存在厚度较大，单位面积重量较高，降低了电池的比能量密度；而打孔金属箔材存在打孔成本高的问题。打孔较大则集流体强度下降严重。而碳纤维片材，如碳布等，存在质地较脆，且价格较高。
基于上述技术问题，本申请的第一方面，提供了一种集流体。参照图1-图3所示，集流体包括：支撑层1，第一导电层2和第二导电层3。
所述支撑层1具有相背设置的第一表面11和第二表面12。
所述第一导电层2呈网格状结构20分布在所述支撑层1的第一表面11和/或第二表面12。
所述第一导电层2远离所述支撑层1的表面上设置有所述第二导电层3。
具体地，集流体主要包括支撑层1、第一导电层2和第二导电层3。其中支撑层1具有结构强度，确保了集流体的强度，满足电池的装配需求；支撑层1具有孔隙，允许锂离子通过，确保了集流体锂离子传输能力。
在一个实施例中，参照图1所示，第一导电层2呈网格状结构20分布在支撑层1的第一表面11，支撑层1的第二表面12上不设置导电层，以形成第一集流体。
在另一个实施例中，参照图2所示，第一导电层2呈网格状结构20分布在支撑层1的第二表面12，支撑层1的第一表面11上不设置导电层，以形成第一集流体。
在又一个实施例中，参照图3所示，第一导电层2呈网格状结构20分布在支撑层1的第一表面11和第二表面12，以形成第一集流体。
本申请实施例中第一导电层2呈网格状结构20分布在支撑层1上，由于第一导电层2呈网格状结构20，锂离子较易通过网格状结构20的网格孔穿过。一方面，第一导电层2上的网格状结构，保证了锂离子的正常穿透；另一方面，第一导电层2呈网格状结构20，降低了集流体的单位面积重量，从而提升了电池的能量密度；另外也降低了集流体上的内阻，以便形成较大的电流对外输出；第一导电层2具有导电性，同时保证了集流体的导电性。
在第一导电层2远离支撑层1的表面上设置第二导电层3，在不妨碍锂离子穿透的同时，第二导电层3再次提高集流体的电子导电性。具体地，第二导电层3设置在第一导电层2的整个表面，网格壁202上第二导电层3和第一导电层2协同作用(例如覆盖在网格区域的第二导电层3弥补了第一导电层2的不足)，保证了集流体的收集电子能力和锂离子传输能力。
本申请实施例的集流体具有强度高、质量轻、导电性好，同时具有多孔结构，保证了锂离子正常传输。
在一个实施例中，所述第一导电层2厚度范围为0.1μm～50μm。优选地，第一导电层2的厚度范围为1μm-10μm。
在一个实施例中，所述支撑层1的厚度范围为0.1μm-20μm。优选地，支撑层1的厚度范围为5μm-15μm。
在一个实施例中，所述第二导电层3的厚度范围为0.1μm～50μm。优选地，第二导电层3的厚度范围为5μm-20μm。
在一个实施例中，所述集流体的厚度范围为1μm～100μm。优选地，集流体的厚度范围为15μm～50μm。
具体地，本实施例对第一导电层2的厚度进行限定。第一导电层2的厚度在此范围内，在不影响集流体的整体厚度的情况下，降低了第一导电层2的单位面积重量，提升了电池的能量密度。
本实施例中对支撑层1的厚度进行限定。支撑层1的厚度在此范围内，在不影响集流体的整体强度的情况下，降低了支撑层1的单位面积重量，降低了非活性物质的占比，应用到电池中，提升了电池的能量密度。
本实施例对第二导电层3的厚度进行限定。第二导电层3的厚度越薄，集流体收集电子降低，锂离子传输能力提升；反之，集流体收集电子升高，锂离子传输能力降低。本实施例将第二导电层3的厚度控制在此范围内，避免过厚或过薄影响集流体的正常收集电子和锂离子传输能力。
本实施例通过对支撑层1、第一导电层2和第二导电层3的厚度进行限定，使得制备的集流体的厚度限定在此范围内。本实施例将集流体的厚度限定在此范围内，一方面确保了集流体的整体导电性(例如集流体的厚度过薄，集流体的整体导电性较弱；)；另一方面确保了电池的能量密度(例如集流体的厚度过厚，进而增加了电池的重量和封装体积，降低了电池的能量密度)
在一个实施例中，参照图7所示，所述网格状结构20包括若干个阵列排列的网格孔201，所述网格孔201的面积范围为0.01cm2～100cm2。
进一步，具体地，所述网格孔201由网格壁202围合形成，所述网格壁202的壁厚范围为0.1mm～50mm。
网格孔201由网格壁202围合形成，网格壁202的壁厚范围为0.1mm～50mm。其中网格壁202的壁厚影响第一导电层2的导电性能和单位面积重量。网格壁202壁厚越小，第一导电层2的导电性能越差，第一导电层2的单位面积重量越小，电池的能量密度越大。网格壁202壁厚越大，第一导电层2的导电性能越好，第一导电层2的单位面积重量越大，电池的能量密度越小。如何平衡第一导电层2的导电性能和第一导电层2的单位面积重量，本实施例对网格壁202壁厚进行了限定，降低了第一导电层2的单位面积重量，提升了电池的能量密度；另外也确保了集流体的导电性能。
具体地，网格结构包括若干个阵列排列的多个网格孔201，网格孔201呈阵列方式分布在支撑层1上。其中网格孔201的形状可以为矩形孔、圆形孔、菱形孔等。本实施例对网格孔201的形状不作特别限定。
其中网格孔201的面积范围为0.01cm2～100cm2，优选地，网格孔201的面积范围为1cm2～10cm2。
具体地，网格孔201的面积影响着第一导电层2的导电性能和集流体的单位面积重量。例如网格孔201的面积越小，第一导电层2的导电性能越好，但网格孔201面积越小，则第一导电层2的单位面积重量越大，电池的能量密度越小。网格孔201的面积越大，第一导电层2的导电性能越差，但网格孔201的面积越大，则第一导电层2的单位面积重量越小，电池的能量密度越大。因此如何平衡第一导电层2的导电性能和第一导电层2的单位面积重量，本实施例对网格孔201的面积进行了限定。经研究发现，网格孔201的面积限定在此范围内，即降低了第一导电层2的单位面积重量，提升了电池的能量密度，也确保了集流体的导电性能。
在一个实施例中，所述支撑层1为具有孔隙的热塑弹性体层。
具体地，以支撑层1为基体，在支撑层1上形成第一导电层2，在第一导电层2上形成第二导电层3。其中支撑层1为具有孔隙的热塑弹性体层。例如在支撑层1上形成孔隙，其中孔隙的直径尺寸为小于100μm。
本实施例支撑层1选用热塑弹性体层，提升了集流体的结构强度。
热塑弹性体层具体为聚烯烃类热塑性弹性层、聚氨酯类热塑性弹性层或聚酰胺类热塑性弹性层中的一种。支撑层1也可以为复合膜层，采用聚烯烃类热塑性弹性层、聚氨酯类热塑性弹性层或聚酰胺类热塑性弹性层中的至少两种进行物理压合形成复合膜层。
在一个具体的实施例中，支撑层1的材料与锂电池隔膜的材料相同，既保证了集流体具有一定的强度，满足电池生产需求，也保证了锂离子的正常穿透性。
在一个实施例中，第二导电层3包含导电剂和粘接剂，所述导电剂和粘接剂混合均匀后设置于所述第一导电层2的表面形成第二导电层3。
具体地，导电剂采用炭黑、碳纳米管或石墨烯中的一种。粘接剂为导电粘接剂，粘接剂具体为PVDF(聚偏氟乙烯)粘接剂、或PTFE(聚四氟乙烯)粘接剂、或CMC(羧甲基纤维素)粘接剂或SBR(丁苯胶乳)粘接剂。
将粘结剂与导电剂按质量比为0.5：99.5～50：50的比例进行混合，加一定溶剂(NMP、水等)制备成浆料，将浆料涂覆在第一导电层2的表面上形成第二导电层3。
在一个实施例中，参照图4-图6所示，所述集流体包括第三导电层4，所述第三导电层4呈网格状结构20分布在所述支撑层1的第一表面11或者第二表面12；
所述第一导电层2分布在所述支撑层1的第一表面11，所述第三导电层4分布在所述支撑层1的第二表面12；或者所述第一导电层2分布在所述支撑层1的第二表面12，所述第三导电层4分布在所述支撑层1的第一表面11。
进一步地，所述第三导电层4呈网格状结构20分布在所述支撑层1的第一表面11或者第二表面12，所述第三导电层4远离所述支撑层1的表面上设置有所述第二导电层3。
具体地，集流体还包括第三导电层4。一实施例中，第三导电层4呈网格状结构20分布在支撑层1的第一表面11。一实施例中，第三导电层4呈网格状结构20分布在支撑层1的第二表面12。
如图6所示，第三导电层4分布在所述支撑层1的第一表面11，第一导电层2分布在支撑层1的第二表面12，以形成第三集流体。
或者一实施例中，第三导电层4分布在所述支撑层1的第二表面12，第一导电层2分布在支撑层1的第一表面11，以形成第三集流体。
参照图6所示，第一导电层2分布在支撑层1的第二表面12，第三导电层4分布在支撑层1的第一表面11。该情况下，在集流体两面分别涂敷正负极浆料，经裁切后，还可以作为电芯使用。
或者在一个实施例中，参照图4所示，第三导电层4呈网格状结构20分布在支撑层1的第一表面11，支撑层1的第二表面12上不设置导电层，以形成第二集流体。
在另一个实施例中，参照图5所示，第三导电层4呈网格状结构20分布在支撑层1的第二表面12，支撑层1的第一表面11上不设置导电层，以形成第二集流体。
在又一个实施例中，第三导电层4呈网格状结构20分布在支撑层1的第一表面11和第二表面12，以形成第二集流体。
具体地，第一导电层2为正极导电层，第三导电层4为负极导电层。或者第一导电层2为负极导电层，第三导电层4为正极导电层。本实施例以第一导电层2为正极导电层，第三导电层4为负极导电层为例对本实施例进行解释说明。例如正极导电层为铝网格化结构，负极导电层为铜网格结构。
在一个实施例中，正极导电层分布在支撑层1的第一表面11，第二导电层3形成在正极导电层上，以形成正极集流体。或者正极导电层分布在支撑层1的第二表面12，第二导电层3形成在正极导电层上，以形成正极集流体。或者正极导电层分布在支撑层1的第一表面11和第二表面12，第二导电层3形成在正极导电层上以形成正极集流体。即第一集流体为正极集流体。
在一个实施例中，负极导电层分布在支撑层1的第一表面11，第二导电层3形成在负极导电层上，以形成负极集流体。或者负极导电层分布在支撑层1的第二表面12，第二导电层3形成在负极导电层上，以形成负极集流体。或者负极导电层分布在支撑层1的第一表面11和第二表面12，第二导电层3形成在负极导电层上，以形成负极集流体。即第二集流体为负极集流体。
在一个实施例中，正极导电层分布在支撑层1的第一表面11，第二导电层3形成在正极导电层上，同时负极导电层分布在支撑层1的第二表面12，第二导电层3形成在负极导电层上，以形成第三集流体。即第三集流体为正极集流体和负极集流体集成为一体的结构。
在一个实施例中，所述第一导电层2为金属部件，所述第三导电层4为金属部件。
具体地，第一导电层2和第三导电层4均为金属网格部件。第一导电层2可以是正极导电层，第三导电层4可以是负极导电层；或者第一导电层2可以是负极导电层，第三导电层4可以是正极导电层。
在第一导电层2为正极导电层的情况下，第一导电层2为铝金属部件。例如由铝金属部件形成网格状结构20的第一导电层2。
在第三导电层4为负极导电层的情况下，第三导电层4为铜金属部件。例如由铜金属部件形成网格状结构20的第三导电层4。
锂离子电池的正极电位高，铝的氧化层比较致密，可防止集流体氧化，而铜在高电位下会发生嵌锂反应，不宜做正极导电层，正极导电层一般采用铝箔；而负极的电位低，铝在低电位下易形成铝锂合金，负极导电层一般采用铜箔，铜箔和铝箔之间不具备互替性。
根据本申请第二方面，提供了一种电极片。电极片包括第一方面所述的集流体和电极浆料层，电极浆料层形成于所述第二导电层3上。例如电极浆料层涂覆或者喷涂在第二导电层3上。电极片包括正极片和负极片。
在一个实施例中，所述电极浆料层包括电极活性物质、导电剂和粘接剂。其中活性物质为电池用正极活性材料或者负极活性材料。例如正极活性材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等中的一种。负极活性材料包括碳材料。例如负极活性材料为石墨。例如导电剂包括炭黑、碳纳米管或石墨烯等中的一种。例如粘接剂为导电粘接剂。例如粘接剂为PVDF(聚偏氟乙烯)粘接剂、PTFE(聚四氟乙烯)粘接剂、CMC(羧甲基纤维素)粘接剂、SBR(丁苯胶乳)粘接剂。
在一个实施例中，第一导电层2分布在所述支撑层1的第一表面11和/或第二表面12，以形成第一集流体，在第一集流体上设置正极浆料层形成第一极片，第一极片即为正极片。
在一个实施例中，第三导电层4分布在所述支撑层1的第一表面11和/或第二表面12，以形成第二集流体，在第二集流体上设置负极浆料层形成第二极片，第二极片即为负极片。
在一个实施例中，第一导电层2分布在支撑层1的第一表面11，在第一导电层2上设置第二导电层3，在第二导电层3上设置正极浆料层；同时第三导电层4分布在支撑层1的第二表面12，在第二子导电上形成第二导电层3，在第二导电层3上形成负极浆料层，使得正极片和负极片集成为一体结构，其中将正极片和负极片集成为一体的结构定义为第三极片。
在一个实施例中，提供了一种电芯。电芯包括正极片和负极片，设置在正极片和负极片之间的隔膜。在正极片和负极片为独立结构的情况下，正极片、隔膜和负极片卷绕形成电芯。或者单面正极片中的活性物质层和单面负极片中的支撑层1的一表面贴合，进而卷绕形成电芯。本实施例进一步降低了电芯集流体的厚度，提升了电池的能量密度。
在正极片和负极片为集成结构的情况下，电芯包括多个第三极片，在相邻第三极片之间设置隔膜。
根据本申请第三方面，提供了一种集流体的制备方法。参照图8所示，所述集流体的制备方法，包括以下步骤：
S101:提供支撑层1；
S102:采用采用印刷技术、打印技术、沉积技术或者磁控溅射技术在支撑层1的第一表面11和/或第二表面12形成第一导电层2，第一导电层2呈网格状结构20分布在支撑层1上；
S103:在第一导电层2的整个表面上涂覆浆料形成第二导电层3；
S104:将第二导电层3进行干燥处理，使得第一导电层2表面的第二导电层3被固化，以制备所述集流体。
具体地，支撑层1选用热塑弹性体层，提升了集流体的结构强度。
热塑弹性体层具体为聚烯烃类热塑性弹性层、聚氨酯类热塑性弹性层、或聚酰胺类热塑性弹性层中的至少一种。因此支撑层1可以为复合膜层，采用聚烯烃类热塑性弹性层、聚氨酯类热塑性弹性层或聚酰胺类热塑性弹性层中的至少两种进行物理压合形成复合膜层。
在一个具体的实施例中，支撑层1的材料与锂电池隔膜的材料相同，既保证了集流体具有一定的强度，满足电池生产需求，也保证了锂离子的正常穿透性。
其中，上述步骤S102中，通过丝网印刷技术等方式在支撑层1上印制第一导电层2。或者通过3D打印技术在支撑层1上印制第一导电层2。或者通过沉积技术在支撑层1上形成第一导电层2或者通过磁控溅射技术在支撑层1上形成第一导电层2。
具体的实施例中，第一导电层2可以由如下方式实现：
1)将支撑层1上印刷网格状结构20，再采用物理气相沉积技术、化学气相沉积技术、或者电化学沉积技术或磁控溅射技术等形成金属网格结构；再将第一导电层2清洗干净，干燥即可；
2)直接在支撑层1上印刷或3D打印第一导电层2，干燥即可；
3)在支撑层1上印刷网格状结构20，再采用电镀技术在网格状结构20上电镀金属层，经过清洗、干燥即可；其中电镀上的金属层以增加第一导电层2的导电性。
需要说明的是，本实施例对形成在支撑层1上的方式不作特别限定，只需要满足第一导电层2为网格状结构20，满足第一导电层2的厚度和网格大小即可。采用与第一导电层2的形成方式相同的方式在支撑层1上形成第三导电层4。
其中上述步骤103中，可以采用喷涂或者镀膜方式在第一导电层2上形成第二导电层3。采用喷涂或者镀膜方式形成第二导电层3，便于控制第二导电层3的厚度。
其中上述步骤104中，在对第二导电层3进行干燥处理之前，可以先对第二导电层3进行辊压，以确保第二导电层3的平整性。例如可以在100～150℃条件下保温5-12h，使得第一导电层2表面的第二导电层3固化。
本申请实施例提供了一种集流体。集流体包括支撑层1、呈网格状结构20的第一导电层2以及形成在第一导电层2上的第二导电层3。通过设置支撑层1满足了集流体的强度要求，通过第一导电层2和第二导电层3实现集流体的导电性。本申请实施例中第一导电层2呈网格状结构20形成在支撑层1，降低了集流体单位面积重量，提升了电池的能量密度。
通过设置具体的实施例验证本具体实施方式制备的集流体的性能以及集流体制备的电池的性能。
实施例1
1)在5μm厚的聚丙烯支撑层的第一表面11和第二表面12上印刷网格(印刷浆料为CMC和二氧化硅按质量比为1：9比例加水配制而成，印刷后烘干)，在将印刷有网格的支撑层上采用物理气相沉积技术沉积铝并清洗烘干，以形成第一导电层2；其中沉积铝厚度为5μm；网格孔为边长1cm的方形，间距1mm；
将PVDF与碳纳米管按质量比为5：95比例加NMP配制均匀的浆料，并双面涂布于第一导电层，在第一导电层上形成第二导电层，经过干燥、滚压，即得到多孔集流体，正极集流体记为S1；
将磷酸铁锂、PVDF、碳纳米管、碳黑按质量比为95:2:1.5:1.5比例混合，加NMP制成正极浆料，涂布于第二导电层上，并烘干、滚压、裁切形成正极片；其中正极片面密度200g/m2；
2)在5μm厚的聚丙烯支撑层的第一表面11和第二表面12上印刷网格(印刷浆料为CMC和二氧化硅按质量比为1：9比例加水配制而成，印刷后烘干)，在将印刷有网格的支撑层1上采用物理气相沉积技术沉积铜并清洗烘干，以形成第一导电层2；其中沉积铜厚度为5μm；网格孔为为边长1cm的方形，间距1mm；
将PVDF与碳纳米管按质量比为5：95比例加NMP配制均匀的浆料，并双面涂布于第一导电层，在第一导电层上形成第二导电层，经过干燥、滚压，即得到多孔集流体，负极集流体记为S2；
将石墨、CMC、碳纳米管、碳黑按95:2:1.5:1.5比例混合，加NMP制成负极浆料，涂布于第二导电层上，并烘干、滚压、裁切形成负极片；其中负极片面密度90g/m2；
3)将上述正极片和负极片匹配制备6.1cm*7.2cm的软包电池，注液量2mL，经过浸润、化成、陈化、分容，再进行0.5C充放电测试。
对比例1
将磷酸铁锂、PVDF、碳纳米管、碳黑按质量比为95:2:1.5:1.5比例混合，加NMP制成正极浆料，涂布于10μm厚铝箔集流体D1，并烘干、滚压、裁切形成正极片，其中正极片的面密度200g/m2；
将石墨、CMC、碳纳米管、碳黑按质量比为95:2:1.5:1.5混合，加水制成浆料，涂布于10μm厚铜箔集流体D2，并烘干、滚压、裁切形成负极片，其中负极片的面密度为90g/m2。
将上述极片匹配制备6.1cm*7.2cm的软包电池，注液量2mL，经过浸润、化成、陈化、分容，再进行0.5C充放电测试。
将上述集流体S1、S2、D1、D2分别称重，计算单位面积重量。将各电池在常温下以0.5C的电流恒流充电至3.8V，再以0.5C的电流恒流放电至2V,记录电池的放电容量和充电容量。
Figure BDA0003290479050000141
对比发现，本申请制备的集流体单位面积质量仅为现有技术中所应用得集流体单位面积重量的10～15％，极大地降低了集流体在电池中的质量占比。同时该集流体性能良好，电池容量发挥达到常规集流体的98％以上。
上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
虽然已经通过示例对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims (11)

1.一种集流体，其特征在于，包括：支撑层(1)，第一导电层(2)和第二导电层(3)；
所述支撑层(1)具有相背设置的第一表面(11)和第二表面(12)；
所述第一导电层(2)呈网格状结构(20)分布在所述支撑层(1)的第一表面(11)和/或第二表面(12)；
所述第一导电层(2)远离所述支撑层(1)的表面上设置有所述第二导电层(3)。
2.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述第一导电层(2)厚度范围为0.1μm～50μm。
3.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述网格状结构(20)包括网格孔(201)，所述网格孔(201)的面积范围为0.01cm2～100cm2。
4.根据权利要求1至3任一项所述的集流体，其特征在于，所述网格状结构(20)包括网格孔(201)，所述网格孔(201)由网格壁(202)围合形成，所述网格壁(202)的壁厚范围为0.1mm～50mm。
5.根据权利要求4所述的集流体，其特征在于，所述第二导电层(3)的厚度范围为0.1μm～50μm。
6.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述支撑层(1)为具有孔隙的热塑弹性体层。
7.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述集流体包括第三导电层(4)，所述第三导电层(4)呈网格状结构(20)分布在所述支撑层(1)的第一表面(11)或者第二表面(12)；
所述第一导电层(2)分布在所述支撑层(1)的第一表面(11)，所述第三导电层(4)分布在所述支撑层(1)的第二表面(12)；或者所述第一导电层(2)分布在所述支撑层(1)的第二表面(12)，所述第三导电层(4)分布在所述支撑层的第一表面(11)。
8.根据权利要求7所述的集流体，其特征在于，所述第三导电层(4)呈网格状结构(20)分布在所述支撑层(1)的第一表面(11)或者第二表面(12)，所述第三导电层(4)远离所述支撑层(1)的表面上设置有所述第二导电层(3)。
9.根据权利要求7所述的集流体，其特征在于，所述第一导电层(2)为金属部件，所述第三导电层(4)为金属部件。
10.一种电极片，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的集流体和电极浆料层，所述电极浆料层形成于所述第二导电层(3)上。
11.一种集流体的制备方法，其特征在于，所述集流体为权利要求1-9任一项所述的集流体，所述集流体的制备方法包括以下步骤：
提供支撑层(1)；
采用印刷技术、打印技术、沉积技术或者磁控溅射技术在支撑层(1)的第一表面(11)和/或第二表面(12)形成第一导电层(2)，第一导电层(2)呈网格状结构(20)分布在支撑层(1)上；
在第一导电层(2)的整个表面上形成第二导电层(3)；
将第二导电层(3)进行干燥处理，使得第二导电层(3)被固化，以制备所述集流体。
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