[发明专利]一种设置有微保险的集流体及含有该集流体的锂离子电池极片

说明书

本发明公开了一种设置有微保险的集流体，包括集流体基材，所述集流体基材经表面预处理后，在其表面上通过镀膜的方法镀上导电金属镀层，所述导电金属镀层包括均匀布置在集流体基材上的微结构单元和接触点；相邻微结构单元之间形成隔离区，所述接触点设置在隔离区上将相邻微结构单元连通。同时还公开了含有该集流体的锂离子电池极片。本发明利用镀膜技术在预处理后的集流体基材表面设置图案状的导电金属镀层，保持了良好的导电性，还起到保险丝的作用。另外在集流体基材预先进行粗化处理或涂覆PTC层，有效改善了电池的安全性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池制造技术领域，具体涉及设置有微保险的集流体及含有该集流体的锂离子电池极片。

背景技术

集流体作为锂离子电池的重要组成部件能够直接对电池的整体性能产生影响，在电池中收集电流提供电子通道而形成电流对外输出、加快电荷转移等。所以集流体本身需要具备导电导热性能优异、质量轻、机械强度强、内阻小、成本低、化学性质稳定等特点。常用的集流体为铝(正极)或铜(负极)，其导电性能优异、内阻小，但是当遭到剧烈撞击、挤压、针刺等异常情况时，可能会造成其内部短路，内阻小的集流体会产生巨大的短路电流，瞬间放出大量的热，严重会造成热失控。为了解决这个问题，中国专利CN107437622A在集流体表面涂覆一层聚合物基层与导电剂复合的PTC层，然而PTC的存在虽然能够对温度敏感，但聚合物层不导电，影响了集流体的导电特性；而专利CN104966840A通过在正极集流体铝表面生成一层多孔氧化铝的电阻层，最终导致其导电性也大打折扣。以上专利文献虽能够在一定程度上提高了电池的安全性能，电池高温、大电流等极端情况下能够有效保护电池不发生热失控，但均大幅度降低了集流体的导电性能，与集流体功能需求的导电导热性能优异、内阻小的特性相悖。

发明内容

针对现有技术的不足，本技术方案提出了一种设置有微保险的集流体及含有该集流体的锂离子电池极片。通过在预处理后的集流体表面设置图案状的独立的微结构单元的导电金属镀层，且相邻微结构单元之间通过接触点连通，能够有效提高集流体的导电性，同时保留了安全性能的优点。

本发明的技术方案如下：

一种设置有微保险的集流体，包括集流体基材，所述集流体基材经表面预处理后，在其表面上通过镀膜的方法镀上导电金属镀层，所述导电金属镀层包括均匀布置在集流体基材上的微结构单元和接触点；相邻微结构单元之间形成隔离区，所述接触点设置在隔离区上将相邻微结构单元连通。

进一步方案，所述微结构单元的形状选自圆形、椭圆形、三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形中的一种或一种以上的组合。

进一步方案，连通相邻微结构单元之间的接触点的数量有1～40个；每个微结构单元上与其他微结构单元连通的所有接触点的面积为该微结构单元总面积的1％～20％。

进一步方案，所述集流体基材上每平方米面积设置有3000～40000个所述的微结构单元。

进一步方案，所述镀膜的方法为真空蒸镀镀膜、高真空卷绕镀膜、磁控溅射镀膜或等离子刻蚀镀膜；所述导电金属镀层的厚度为100～500nm；所述导电金属镀层的材质与集流体基材的材质相同。

如正极集流体为铝箔，表面导电金属镀层为铝镀层；所述负极集流体为铜箔，表面导电金属镀层为铜镀层。

进一步方案，所述集流体基材的表面预处理为对其进行粗化处理，或在其表面涂覆PTC层。

优选的，所述粗化处理的步骤如下：

(1)表面清洗：将集流体基材置于乙醇或丙酮中进行超声震荡清洗，然后放置在0.05～0.5mol/L的碱液中浸泡0.5～3h，最后用清水清洗；