[发明专利]一种锂离子电池、新型集流体及其制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池相关技术领域，其公开了一种锂离子电池、新型集流体及其制备方法，所述新型集流体包括基材层、粘结层及金属层，所述基材层相背的两个表面上分别设置有所述粘结层，所述粘结层远离所述基材层的表面上设置有所述金属层，所述基材层内设置有阻燃剂。由此高分子基材层能有效的对商用铜箔或铝箔进行减薄从而提高电池的能量密度，阻燃剂的使用能保证电池在发生燃烧现象之后进行阻燃，降低隐患。

技术领域

本发明属于锂离子电池相关技术领域，更具体地，涉及一种锂离子电池、新型集流体及其制备方法。

背景技术

随着新能源产业的不断发展，锂离子电池已经被广泛使用于笔记本电脑、手机等便携式数码产品中，并且作为动力装置也用于电动自行车或电动汽车。但是目前商业化的锂离子电池技术也存在着诸多问题，如能量密度较低、安全性能较差，从而限制了其进一步的使用。

目前商业化的锂离子电池以铜箔或铝箔作为集流体，其密度较大且是电池组件的非活性部分，对能量密度的影响不可忽视。因此，研究者们对集流体的减薄技术进行了大量的研究，如专利CN 110600745 A公布了一种基于聚酰亚胺薄膜制备的镀铜复合集流体，该集流体表现出了较好的循环性能和倍率性能，同时聚酰亚胺的电绝缘特性使得电池的热失控也得到了改善，但是这种策略难以杜绝由电池热失控之后引发的火灾问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种锂离子电池、新型集流体及其制备方法，所述新型集流体包括柔性高分子基材层、阻燃剂、粘结剂增强层以及金属镀层，所述高分子基材层经等离子体处理后活化，所述阻燃剂包埋在所述高分子基材层的内部，所述粘结剂增强层在所述高分子基材层的上下表面，所述金属镀层在所述增强层的表面，由此高分子基材层能有效的对商用铜箔或铝箔进行减薄从而提高电池的能量密度，阻燃剂的使用能保证电池在发生燃烧现象之后进行阻燃，降低隐患。粘结力增强层的引入能加强金属镀层与高分子基材层的稳定性。

本发明提供了一种新型集流体，所述新型集流体包括基材层、粘结层及金属层，所述基材层相背的两个表面上分别设置有所述粘结层，所述粘结层远离所述基材层的表面上设置有所述金属层，所述基材层内设置有阻燃剂。

进一步地，所述基材层为高分子薄膜基材，其材料为聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚四氟乙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇、聚丙烯、聚萘二甲酸乙二醇中的一种或两种以上的混合。

进一步地，所述基材层的材料为聚丙烯腈或聚酰亚胺。

进一步地，所述粘结层为增强层，其材料为氧化铝、氧化硅、氮化铝、金属镍、金属铜、金属铬、金属钛或镍合金。

进一步地，所述粘结层的材料为氧化硅或者金属铜。

进一步地，所述阻燃剂为磷酸烷基酯类、磷酸芳基酯、双环戊二烯类、氯丹酸酐、脂肪族卤代烃、磷酸三酯及卤代环己烷及其衍生物、十溴联苯醚及其衍生物、或者无机阻燃剂。

进一步地，所述阻燃剂占所述基材层的质量百分比大于0且小于等于50％；所述粘结层的厚度大于0且小于等于20nm；所述金属层的厚度为500nm～2000nm。

本发明还提供了一种如上所述的新型集流体的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)采用原位聚合、溶液浇注或者熔融浇注的方式制备基材层；

(2)将所述基材层进行等离子体处理，以使得所述基材层的上下表面得到活化；其中，所述基材层内设置有阻燃剂；

(3)采用真空蒸镀或者磁控溅射的方式在所述基材层相背的两个表面上制备粘结层；

(4)采用真空蒸镀或者磁控溅射的方式在所述粘结层的表面制备金属层，以得到所述新型集流体。

本发明还提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池所述锂离子电池包括如上所述的新型集流体。