[发明专利]复合集流体及其制备方法、极片、电芯和电池

说明书

本发明公开了复合集流体及其制备方法、极片、电芯和电池，涉及电池技术领域。公开的复合集流体，包括非金属层以及设置于非金属层相对两面的金属层，非金属层上设置有多个贯穿膜体的微孔，每个微孔内设置有使第两面金属层导通的金属填充，非金属层的孔隙率为30～70％。公开的制备方法，包括在非金属层的微孔内形成金属填充，以及在非金属层的相对两面分别设置第一金属层和第二金属层。公开的极片，包括上述复合集流体。公开的电芯，包括上述极片。公开的电池，包括上述电芯。本发明公开的复合集流体，在制备电池时，由于微孔内填充有金属，超声焊接时能利用金属填充实现多极耳焊接，不需要对复合集流体预先进行转接焊之后再进行超声焊接。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及复合集流体及其制备方法、极片、电芯和电池。

背景技术

锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命等特点而广泛应用电动汽车、储能、3C产品等领域，而目前提高电池的能量密度的方法主要使用高压实正负极材料，高面密度极片设计工艺，降低非活性物质占比。但随着材料压实提高以及极片面密度的增加极片孔隙率会降低，影响电池性能，复合集流体能够有效降低非活性物质重量，在不影响电池性能的前提下提高能量密度；同时，锂电池安全也是市场应用的痛点，复合集流体能够有效提高电池的安全性。

目前复合铜箔的制备方法主要是先通过磁控溅射或者蒸镀预先沉积集流体，再通过水介质电镀或其他方式增加集流体厚度，最终形成复合集流体。然而，这些方法主要存在以下缺点：1、由于蒸镀或者磁控溅射的产能速度影响，导致集流体的产能收到影响；2、金属层与非金属层之间的延展性不一致，导致辊压过程出现褶皱等不良；3、这种上层金属-非金属-下层金属结构，无电连接影响电池性能；4、复合结构的集流体在进行多极耳焊接时，往往需要对复合集流体转接焊之后再进行超声焊接。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供复合集流体及其制备方法、极片、电芯和电池，旨在改善背景技术提到的至少一种问题。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种复合集流体，包括非金属层以及设置于非金属层相对两面的第一金属层和第二金属层，非金属层上设置有多个贯穿膜体的微孔，每个微孔内设置有使第一金属层和第二金属层导通的金属填充，非金属层的孔隙率为30～70％。

在可选的实施方式中，第一金属层、第二金属层以及金属填充的材质均为铜；

可选地，非金属层的材质为PET、BOPP、PI和PEN中一种，或上述材质中至少两种复合后的复合材质。

在可选的实施方式中，非金属层上的所有微孔的形状为圆形或六边形，或者一部分为圆形一部分为六边形。

在可选的实施方式中，每个微孔的直径为100μm～4mm。

在可选的实施方式中，非金属层的厚度为3～6μm，第一金属层和/或第二金属层的厚度为1～2μm。

第二方面，本发明提供如前述实施方式任一项的复合集流体的制备方法，包括：在非金属层的微孔内形成金属填充，以及在非金属层的相对两面分别设置第一金属层和第二金属层。

在可选的实施方式中，采用电镀的方式在非金属层的微孔内形成金属填充，同时在非金属层的相对两面分别形成第一金属层和第二金属层；

可选地，电镀所用到的电镀液为铜盐溶液；进一步地，铜盐溶液为硫酸铜溶液。

第三方面，本发明提供一种极片，包括如前述实施方式任一项的复合集流体，或者如前述实施方式的制备方法制得的复合集流体。

第四方面，本发明提供一种电芯，包括如前述实施方式的极片；可选地，在所述电芯制备过程中，极片分切后不进行转接焊。