[发明专利]集流体用穿孔箔及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池、锂离子电容器或超级电容器等储能器件技术领域，尤其是涉及一种集流体用穿孔箔及其制作方法。

背景技术

随着社会的发展，人们对储能器件的能量密度和功率密度要求越来越高，常用的锂离子电池、双电层电容器等储能器件已经不能满足需求。锂离子电容器是一种新型绿色环保储能器件，集锂离子电池和双电层电容器优点于一身，具有功率密度大、能量密度高、循环性能好、使用寿命长、小型化等特点，在电子产品、风力发电、太阳能路灯、电动汽车等方面有着广泛的应用前景。

集流体用穿孔箔是锂离子电容器中重要且关键的部分之一，不仅为锂离子电容器负极均匀且迅速的预掺杂锂离子提供通道，降低负极电位，提高锂离子电容器的能量密度和功率密度，此外与通常使用的光箔集流体相比，穿孔箔具有更大的表面积，能承载更多的电极活性物质，增大储能器件的容量，并且能为电极材料反应提供更大的反应界面，加快电荷转移，将电极活性物质产生的电流汇集起来形成更大的电流对外输出。此外还能为电极活性材料提供较大的体积缓冲空间，增强电极活性材料与集流体之间的结合力，进而增强储能器件的循环性能，提高使用寿命。

传统的作为集流体用穿孔箔的制作方法有冲孔加工、激光加工、电解刻蚀加工等。冲孔加工的孔径较大，一般在300μm以上，涂布电极活性材料时，容易漏浆料。激光加工可制作孔径较小的穿孔箔，但激光加工制作成本贵，生产效率低。电解刻蚀加工制作工艺比较复杂，不适合大规模生产。

发明内容

基于此，有必要提供一种可适合大规模量产、成本较低且制作得到的穿孔箔的孔径较小的集流体用穿孔箔的制作方法以及使用该制作方法制作的集流体用穿孔箔。

一种集流体用穿孔箔的制作方法，包括如下步骤：

使用稀释油墨在洁净的金属箔的一侧表面均匀印刷一层油墨掩膜层，在所述金属箔的另一侧表面印刷一层由所述稀释油墨形成的油墨掩膜图形，固化后干燥，得到油墨附着的金属箔，其中，所述稀释油墨是将油墨与慢干水按照质量比100:3～8的比例混合均匀得到的，所述油墨掩膜图形为网孔状结构；

将所述油墨附着的金属箔置于刻蚀液中进行刻蚀处理，在所述金属箔上形成穿孔，得到油墨附着的穿孔箔；

除去所述油墨附着的穿孔箔上的所述油墨掩膜层及所述油墨掩膜图形得到所述穿孔箔。

在其中一个实施例中，所述制作方法还包括在印刷稀释油墨之前对所述洁净的金属箔进行表面粗化处理的步骤，具体包括如下步骤：

将所述洁净的金属箔置于浓度为100～150g/L的硫酸溶液中酸洗2～5分钟后取出，再置于浓度为130～170g/L的过硫酸铵与浓度为8～12g/L的硫酸的混合溶液中浸泡1～3分钟后取出，干燥后用氮气吹3～10分钟，得到表面粗化的洁净的金属箔。

在其中一个实施例中，在所述金属箔两侧表面印刷稀释油墨过程使用的是丝网印刷方式。

在其中一个实施例中，对印刷有所述油墨掩膜层及所述油墨掩膜图形的金属箔进行固化处理的过程是使用紫外线照射所述油墨掩膜层及所述油墨掩膜图形使所述油墨掩膜层及所述油墨掩膜图形固化。

在其中一个实施例中，所述油墨掩膜层及所述油墨掩膜图形的厚度为10μm～20μm。

在其中一个实施例中，所述油墨掩膜图形的网孔孔径小于200μm，孔隙率大于20%。

在其中一个实施例中，所述油墨掩膜图形上的网孔均匀分布，网孔周期为300～500μm，交错角为30°～60°。

在其中一个实施例中，所述刻蚀液包括主成分、分散剂及消泡剂，其中，所述金属箔为铜箔，对应所述铜箔的所述刻蚀液的主成分为氯化铁溶液、过氧化氢-硫酸溶液、过硫酸铵溶液或酸性氯化铜溶液；或者

所述金属箔为铝箔，对应所述铝箔的所述刻蚀液的主成分为磷酸溶液、硝酸溶液或醋酸溶液。

在其中一个实施例中，所述除去所述油墨附着的穿孔箔的一侧表面的油墨掩膜层及另一侧表面的油墨掩膜图形包括如下步骤：

使用质量百分数为3～8%的氢氧化钠水溶液处理去除所述油墨掩膜层及所述油墨掩膜图形，或者加热所述油墨附着的穿孔箔使所述油墨掩膜层及所述油墨掩膜图形碳化后自动去除。

一种使用上述任一实施例所述的集流体用穿孔箔的制作方法制作的集流体用穿孔箔。

上述制作方法具有成本低、工艺简单、适合大规模生产的特点，制作得到的穿孔箔可以广泛应用于锂离子电池和超级电容器等储能器件中，穿孔箔可以为储能器件的电极预掺锂提供通道，使锂离子迅速、均匀的掺杂到储能器件的电极中。