[发明专利]复合集流体与包含其的复合极片及电化学装置

说明书

本申请涉及一种复合集流体及包括其的复合极片及电化学装置。本申请的复合集流体包括：中间层，其具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，且所述中间层为电子绝缘的离子导体；第一金属层，其设置在所述第一表面上；以及第二金属层，其设置在所述第二表面上，其中所述第一金属层与所述第二金属层分别包含至少一个孔，且所述孔暴露部分所述第一表面及部分所述第二表面。由于中间层为离子导体，其通过所述孔而暴露的部分能够有效形成连接两侧活性物质的离子通路，改善了离子传导能力。此外，复合极片由于增加了离子传导通路，有助于保证正、负极活性物质的容量发挥，从而进一步提升了复合极片能量密度。

本申请是申请日为2019年3月29日，申请号为“201910250322.4”，而发明名称为“复合集流体与包含其的复合极片及电化学装置”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本申请涉及储能技术领域，尤其涉及复合集流体及包括其的复合极片及电化学装置。

背景技术

锂离子电池具有体积和质量能量密度大、循环寿命长、标称电压高、自放电率低、体积小、重量轻等许多优点，在消费电子领域具有广泛的应用。随着近年来电动汽车和可移动电子设备的高速发展，人们对锂离子电池的能量密度、安全性、循环性能等相关需求越来越高。

集流体作为锂离子电池中的一个重要部件，具有将锂离子电池活性物质产生的电流汇集起来以形成较大的电流对外输出的功能。复合集流体的使用可进一步提高能量密度、提高韧性和延展率从而实现生产中的工艺优化、以及提高单位质量能量密度并提高安全性。

为进一步提高电化学装置的电学性能，有必要对复合集流体进行进一步的优化。

发明内容

本申请提供一种复合集流体以及包含其的复合极片及电化学装置以试图在至少某种程度上解决至少一个存在于相关领域中的问题。

根据本申请的第一方面，本申请提供了一种复合集流体，其包括：中间层，其具有第一表面和与该第一表面相对的第二表面，且该中间层为电子绝缘的离子导体；第一金属层，其设置在该第一表面上；以及第二金属层，其设置在该第二表面上，其中第一金属层与第二金属层分别包含至少一个孔，且该孔暴露部分第一表面及部分第二表面。由于中间层具有离子传导能力，其可以通过该孔连通复合集流体两侧以形成离子通路，从而改善了复合集流体的离子传导能力，并提高了电学性能。

根据本申请的一些实施例，该孔的平均孔径为约20μm至约3000μm、平均孔密度为约1个/cm²至约100个/cm²、以及平均孔面积比例为约0.001％至约30％。

根据本申请的一些实施例，该第一金属层与该第二金属层各自独立地选自Ni、Ti、Cu、Ag、Au、Pt、Fe、Co、Cr、W、Mo、Al、Mg、K、Na、Ca、Sr、Ba、Si、Ge、Sb、Pb、In、Zn及其组合中的至少一种。

根据本申请的一些实施例，该离子导体选自聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯醚(PPO)、聚碳酸亚丙酯(PPC)、聚环氧乙烷(PEO)及其衍生物中的至少一种。

根据本申请的第二方面，本申请提供了一种复合极片，该复合极片包括：上述实施例中的复合集流体；正极活性物质层，其设置在该第一金属层上；以及负极活性物质层，其设置在该第二金属层上。

根据本申请的一些实施例，该正极活性物质层可覆盖部分或全部该第一表面的暴露部分，且该负极活性物质层可覆盖部分或全部该第二表面的暴露部分。

根据本申请的一些实施例，该复合极片进一步包括导电涂层，其中该导电涂层设置于以下两者中的至少一者：该正极活性物质层与该第一金属层之间及该负极活性物质层与该第二金属层之间。