一种复合箔材、电池极片及电化学储能装置的制作方法

本发明属于电池，涉及一种复合箔材，尤其涉及一种复合箔材、电池极片及电化学储能装置。

背景技术：

1、锂离子电池以其高能量密度、环境友好与使用寿命长等优势，在便携式能源、储能电源与电动汽车上得到的大规模应用。正负极材料是锂电池活性储能材料。然而，现有技术中由于锂离子电池的制造工艺复杂，生产工艺流程较长，且需经过正负极浆料匀浆、涂布、辊压、分切、制片、卷绕、入壳与底焊等十几道工序，尤其涂布和卷绕工艺要求集流体具有一定的柔韧性，辊压工艺要求集流体有较好的延展性，否则集流体在制作工序中会出现断裂和表面裂开的问题，从而导致电池的内阻增大，缩短了电池的循环寿命，降低了电池的能量密度以及电池的性能。

2、因此，在保证电极性能的同时，提高电池集流体延伸率是本领域迫切需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种复合箔材以及由该复合箔材制备成的电池极片与电化学储能装置。本发明提供的复合箔材具有较强的导电性能和抗拉性能以及较强的柔韧性能。

2、为实现上述目的，本发明提供一种复合箔材，所述复合箔材包括导电层和基材层，所述基材层至少一侧设有导电层；所述复合箔材的变形率x与电阻变化率y满足以下函数关系：y＝568.18x2-17.045x+a，-600≤a≤800，x＞0，y＞0。需要说明的是，所述函数关系的相关系数r2为0.9929。

3、作为上述方案的改进，所述复合箔材的变形率为1％～100％。

4、作为上述方案的改进，所述电阻变化率为8％～300％。

5、作为上述方案的改进，所述导电层的至少一侧具有起伏非平整表面，所述起伏非平整表面在所述箔材平面截面中呈不规则起伏状轮廓，所述导电层的至少一侧的起伏非平整表面设于导电层靠近基材层的一侧。

6、作为上述方案的改进，所述导电层厚度为0.002～8μm。

7、作为上述方案的改进，所述导电层为至少两个导电子层层叠形成的多层结构，所述至少两个导电子层之间的材质相同或不相同。

8、作为上述方案的改进，所述导电层包括第一导电层和第二导电层，所述第一导电层和第二导电层分别设置在所述基材层的两侧。

9、作为上述方案的改进，所述导电层的材料包括铜、铝、锌、镍、金、银、铬、钴金属元素中的至少一种。

10、作为上述方案的改进，所述导电子层的材料包括铜、铝、锌、镍、金、银、铬、钴金属元素中的至少一种。当所述导电层由多个导电子层叠构而成时，所述导电子层之间的材料可以相同，也可以不同。

11、作为上述方案的改进，所述基材层的厚度为1～50μm。

12、作为上述方案的改进，所述基材层的材料选自如下材料中的任意一种或至少两种的组合：酚醛树脂类、醇酸树脂类、氨基树脂类、聚酯树脂类、聚氨酯树脂类、丙烯酸树脂类、乙烯基树脂类、氟树脂类、氰酸酯类、聚苯乙烯类、乙酸乙烯酯类、聚酰胺类、橡胶类、氨基甲酸酯类、三聚氰胺类、bt树脂类、abf树脂类、聚丙烯类、聚苯硫醚类、聚对苯二甲酸乙二醇酯类或聚酰亚胺类。

13、作为上述方案的改进，所述复合箔材还包括过渡层或/和调节层；当所述复合箔材包括过渡层或调节层时，所述过渡层或调节层位于所述导电层与所述基材层之间；当所述复合箔材包括过渡层和调节层时，所述过渡层和调节层均位于所述导电层与所述基材层之间，所述过渡层位于靠近导电层的一侧，所述调节层位于靠近基材层的一侧。

14、作为上述方案的改进，所述复合箔材设有多孔结构，所述多孔结构包括盲孔或/和通孔。

15、作为上述方案的改进，所述盲孔和通孔的孔径分别独立地为0.01～1000μm；盲孔和通孔的平均孔密度分别独立地为10～30000个/cm2。

16、本发明还提供了一种电池极片，所述电池极片包括如上所述的复合箔材。

17、本发明还提供了一种电化学储能装置，所述电化学储能装置包括如上所述的电池极片。

18、本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括未列举的数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

19、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

20、1、本发明提供的复合箔材能承受电池制作工艺涂布、碾压、卷绕等工序产生的拉伸外力，箔材表面不会产生裂纹，电阻变化率小，在拉伸过程中没有发生龟裂，导电性能前后变化小，相比于普通金属箔材，本发明复合箔材在基材层的加持下提高了箔材整体的机械性能、柔韧性、抗拉强度与变形率。

21、2、本发明复合箔材能提高锂电池的能量密度。1)本发明的复合箔材的部分金属被基材层替代，相比传统集流体质量更轻；2)本发明复合箔材厚度更薄；当其通过卷绕工艺制作成电池极片时，体积更小，提供电池活性材料的空间更多。从质量密度和体积密度两方面提高锂电池的能量密度。

22、3、本发明复合箔材能提高电池循环使用寿命。1)涂覆的电池活性物质嵌入被除去导电层部位的内部，增强了电池活性物质与导电层的结合力度，防止活性物质与导电层分离。

23、4、本发明复合箔材能安全电池性能高。将本发明的其中一个实施例公开的复合箔材用于锂电池，可提高锂电池的安全性能。这是由于锂电池中的金属锂会在微孔内壁发生沉积，降低了锂枝晶生成引发的安全问题。

技术特征：

1.一种复合箔材，其特征在于，所述复合箔材包括导电层和基材层，所述基材层至少一侧设有导电层；所述复合箔材的变形率x与电阻变化率y满足以下函数关系：

2.根据权利要求1所述的复合箔材，其特征在于，所述复合箔材的变形率为1％～100％。

3.根据权利要求1所述的复合箔材，其特征在于，所述复合箔材的电阻变化率为8％～300％。

4.根据权利要求2所述的复合箔材，其特征在于，所述导电层的至少一侧具有起伏非平整表面，所述起伏非平整表面在所述箔材平面截面中呈不规则起伏状轮廓，所述导电层的至少一侧的起伏非平整表面设于导电层靠近基材层的一侧。

5.根据权利要求4所述的复合箔材，其特征在于，所述导电层厚度为0.002～8μm。

6.根据权利要求5所述的复合箔材，其特征在于，所述导电层为至少两个导电子层层叠形成的多层结构，所述至少两个导电子层之间的材质相同或不相同。

7.根据权利要求6所述的复合箔材，其特征在于，所述导电层包括第一导电层和第二导电层，所述第一导电层和第二导电层分别设置在所述基材层的两侧。

8.根据权利要求7所述的复合箔材，其特征在于，所述导电层的材料包括铜、铝、锌、镍、金、银、铬、钴金属元素中的至少一种。

9.如权利要求1所述的复合箔材，其特征在于，所述基材层的厚度为1～50μm。

10.如权利要求1所述的复合箔材，其特征在于，所述基材层的材料选自如下材料中的任意一种或至少两种的组合：

11.根据权利要求1所述的复合箔材，其特征在于，所述复合箔材还包括过渡层或/和调节层；

12.根据权利要求1～11任一项所述的复合箔材，其特征在于，所述复合箔材设有多孔结构，所述多孔结构包括盲孔或/和通孔。

13.根据权利要求12所述的复合箔材，其特征在于，所述盲孔和通孔的孔径分别独立地为0.01～1000μm；盲孔和通孔的平均孔密度分别独立地为10～30000个/cm2。

14.一种电池极片，其特征在于，所述电池极片包括如权利要求1～13任一项所述的复合箔材。

15.一种电化学储能装置，其特征在于，所述电化学储能装置包括如权利要求14所述的电池极片。

技术总结
本发明提供了一种复合箔材、电池极片及电化学储能装置，所述复合箔材包括导电层和基材层，所述基材层至少一侧设有导电层；所述复合箔材的变形率x与电阻变化率y满足以下函数关系：y＝568.18x<supgt;2</supgt;‑17.045x+a，‑600≤a≤800，x＞0，y＞0。所述复合箔材具有较强的导电性能、较强的抗拉性能与良好的柔韧性能，可增强电池的安全性能，降低由于电池极片断裂而导致的电池循环寿命下降及能量密度降低的风险。

技术研发人员：苏陟
受保护的技术使用者：广州方邦电子股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14