CN218677202U - 锂电池用集流体 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开锂电池用集流体，锂电池用集流体包括一金属基体和至少一复合层结构，复合层结构包括一温敏导电层和一恒定导电层。温敏导电层设置在金属基体表面，且温敏导电层被构造成在超过预定温度时电阻值增大。恒定导电层设置在温敏导电层远离金属基体的一表面，且恒定导电层被构造成在温度改变时电阻值不变。本实用新型的锂电池用集流体，在预定温度以下电阻较低，在预定温度以上时电阻较高，有利于保证锂电池在正常工作状态下的导电性和在短路发热状态下的安全性，具有多功能性且结构简单，成本低。

Description

锂电池用集流体

技术领域

本实用新型涉及锂电池技术领域，尤其涉及锂电池用集流体。

背景技术

目前市场对锂电池的性能要求越来越高，锂电池各项性能例如导电性、循环寿命和安全性等也越来也受到重视，因此，提升和改变锂电池的综合性能尤为重要。

集流体在锂电池的体系中扮演着将锂电池产生的电流汇集起来并便形成较大的电流对外输出的功能。目前商用的集流体一般在金属基体表面涂覆一层恒定导电层，虽然恒定导电层在常温下具有较好的导电性能，但在锂电池内部发生短路，温度过高时无法起到作用，无法避免锂电池的损坏，其功能较为单一。

实用新型内容

本实用新型的一个优势在于提供锂电池用集流体，在预定温度以下电阻较低，在预定温度以上时电阻较高，有利于保证所述锂电池在正常工作状态下的导电性和在短路发热状态下的安全性，具有多功能性且结构简单，成本低。

本实用新型的另一个优势在于提供锂电池用集流体，所述补锂层能够起到补充锂电池内部锂元素的作用，从而有利于提升所述锂电池的循环使用寿命，有利于进一步所述锂电池的综合性能。

为达到本实用新型以上至少一个优势，本实用新型提供一锂电池用集流体，包括：

一金属基体；以及，

至少一复合层结构，所述复合层结构包括：

一温敏导电层，所述温敏导电层设置在所述金属基体表面，且所述温敏导电层被构造成在超过预定温度时电阻值增大；

一恒定导电层，所述恒定导电层设置在所述温敏导电层远离所述金属基体的一表面，且所述恒定导电层被构造成在温度改变时电阻值不变。

根据本实用新型一实施例，所述温敏导电层厚度小于所述恒定导电层。

根据本实用新型一实施例，所述温敏导电层通过涂覆PTC材料形成，厚度为0.5-1μm。

根据本实用新型一实施例，所述恒定导电层通过涂覆导电碳材料形成，厚度为2-8μm。

根据本实用新型一实施例，所述复合层结构还包括一补锂层，所述补锂层设置在所述恒定导电层远离所述温敏导电层的一表面。

根据本实用新型一实施例，所述补锂层通过富锂材料涂覆形成，厚度为0.5-2μm。

根据本实用新型一实施例，所述温敏导电层厚度为1μm，所述恒定导电层厚度为4μm，所述补锂层厚度为2μm。

根据本实用新型一实施例，所述复合层结构为两个，两个所述复合层结构对称设置在所述金属基体的相对两外侧面。

根据本实用新型一实施例，所述金属基体呈片状，且通过铜材料或铝材料制成。

附图说明

图1示出了本实用新型实施例的锂电池用集流体的结构示意图。

100、锂电池用集流体；

10、金属基体；

20、复合层结构；

21、温敏导电层；

22、恒定导电层；

23、补锂层。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参考图1，依本实用新型一较佳实施例的一锂电池用集流体100将在以下被详细地阐述，其中所述锂电池用集流体100包括一金属基体10和至少一复合层结构20。

所述复合层结构20包括一温敏导电层21和一恒定导电层22。

所述温敏导电层21设置在所述金属基体10表面，且所述温敏导电层21被构造成在超过预定温度时电阻增大。所述恒定导电层22设置在所述温敏导电层21远离所述金属基体10的一表面，且所述恒定导电层22被构造成在温度改变时电阻值不变。

这样一来，当所述锂电池用集流体100应用于一锂电池内部，并将所述锂电池内部活性材料产生的电流汇集起来对外输出时，若所述锂电池内部未超过所述预定温度，例如所述锂电池在常温下正常工作时，所述恒定导电层22在常温状态下导电性能稳定且良好，能够减少所述锂电池内部的接触电阻，因此使得所述锂电池具有较好的导电性能。

而若所述锂电池内部超过所述预定温度，例如所述锂电池内部电流发生短路，使得所述锂电池内部温度较高时，具有所述温敏导电层21的电阻升高，使得短路电流在经过所述锂电池用集流体100实现断路，提高所述锂电池的安全性。

由此，本实用新型的所述复合层结构20通过复合多层功能层，具有多功能性，且该锂电池用集流体100结构简单，制备方便，成本低，有利于所述锂电池应对各种不同的工作状况，提高所述锂电池的整体工作性能。

根据本实用新型的一些优选实施例，所述金属基体10呈片状，且通过铜材料或铝材料制成。通过这样设置，便于在所述金属基体10涂覆形成所述复合层结构20，由于所述铜材料或铝材料具有较好的导电性能，因此能使制得的所述锂电池用集流体100具有良好的导电性能。

根据本实用新型的一些优选实施例，所述复合层结构20为两个，两个所述复合层结构20对称设置在所述金属基体10的相对两外侧面，由此，进一步提高所述锂电池用集流体100综合性能。

根据本实用新型的一些优选实施例，所述温敏导电层21厚度小于所述恒定导电层22。这样设置能够保证所述锂电池在正常充放电工作期间的导电性能，保证所述锂电池平稳供电。

根据本实用新型的一些优选实施例，所述温敏导电层21通过涂覆PTC材料形成，厚度为0.5-1μm。所述PTC材料是一种具有温度敏感性的半导体材料，超过一定的温度(居里温度)时，其电阻值会随着温度的升高而急剧增高，从而能够降低所述锂电池内部的离子迁移量，实现对所述锂电池内部短路电流的断路，充分提高所述锂电池的安全性。

根据本实用新型的一些优选实施例，所述恒定导电层22通过涂覆导电碳材料形成，厚度为2-8μm。通过这样设置，所述导电碳材料具有较高的电导率和较低的硬度，应用于所述锂电池时能够充分减少所述锂电池内部的接触电阻，从而进一步提高所述锂电池的导电性。

具体地，所述导电碳材料可为导电炭黑、乙炔黑、碳纳米管或石墨烯等材料。

根据本实用新型的一些优选实施例，所述复合层结构20还包括一补锂层23，所述补锂层23设置在所述恒定导电层22远离所述温敏导电层21的一表面。这样一来，所述补锂层23能在所述锂电池首次充放电消耗锂离子形成SEI膜后补充所述锂电池体系中游离锂的含量，提高所述锂电池循环稳定性和使用寿命。

根据本实用新型的一些优选实施例，所述补锂层23通过涂覆富锂材料形成，厚度为0.5-2μm。通过这样设置，所述补锂层23具有较好的柔韧性且富含锂离子，应用于锂电池时，能够充分补充所述锂电池内部电解质中锂元素，使所述锂电池具有较好的循环稳定性和使用寿命。

具体地，所述富锂材料可以为含有锂的金属氧化物浆料或锂箔。

根据本实用新型的一些优选实施例，所述温敏导电层21厚度为1μm，所述恒定导电层22厚度为4μm，所述补锂层23厚度为2μm，所述金属基体10厚度为12μm。

在此情况下，本实用新型的所述金属基体10外侧依次分别涂布的以PTC材料为主的所述温敏导电层21，以导电碳材料为主的所述恒定导电层22和以富锂材料为主的所述补锂层23可充分贴合，实现所述温敏导电层21、所述补锂层23和所述恒定导电层22的稳定结合，进而实现所述锂电池的安全性、导电性和长期循环稳定性的多功能统一。

本实用新型还提供一锂电池，所述锂电池包括至少两个所述锂电池用集流体100、隔膜、电解质和外壳，至少两个所述锂电池用集流体中一个作为正极集流体，另一个作为负极集流体，所述正极集流体的表面上设置有正极活性材料，所述负极集流体的表面上设置有负极活性材料，并且所述负极集流体与所述正极集流体相对布置。所述隔膜和所述电解质布置在所述正极活性材料和所述负极活性材料之间。所述外壳封装所述正极集流体、所述负极集流体、所述隔膜和所述电解质。

这样一来，由于所述锂电池内部的所述锂电池用集流体100按上述层次结构涂布了以PTC材料为主的所述温敏导电层21、以导电碳材料为主的所述恒定导电层22、以含富锂材料的所述补锂层23，而所述温敏导电层21能够在短路情况下起到安全防护作用，所述恒定导电层22能够起到降低所述锂电池接触电阻的作用，所述补锂层23能够起到补充所述锂电池电解质中锂元素的作用。因此，所述锂电池同时具有良好的导电性、安全性和长期循环稳定性，综合性能好。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的优势已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (9)

1.锂电池用集流体，其特征在于，包括：

一金属基体；以及，

至少一复合层结构，所述复合层结构包括：

一温敏导电层，所述温敏导电层设置在所述金属基体表面，且所述温敏导电层被构造成在超过预定温度时电阻值增大；

一恒定导电层，所述恒定导电层设置在所述温敏导电层远离所述金属基体的一表面，且所述恒定导电层被构造成在温度改变时电阻值不变。

2.根据权利要求1所述的锂电池用集流体，其特征在于，所述温敏导电层厚度小于所述恒定导电层。

3.根据权利要求1所述的锂电池用集流体，其特征在于，所述温敏导电层通过涂覆PTC材料形成，厚度为0.5-1μm。

4.根据权利要求1所述的锂电池用集流体，其特征在于，所述恒定导电层通过涂覆导电碳材料形成，厚度为2-8μm。

5.根据权利要求1所述的锂电池用集流体，其特征在于，所述复合层结构还包括一补锂层，所述补锂层设置在所述恒定导电层远离所述温敏导电层的一表面。

6.根据权利要求5所述的锂电池用集流体，其特征在于，所述补锂层通过富锂材料涂覆形成，厚度为0.5-2μm。

7.根据权利要求6所述的锂电池用集流体，其特征在于，所述温敏导电层厚度为1μm，所述恒定导电层厚度为4μm，所述补锂层厚度为2μm。

8.根据权利要求1所述的锂电池用集流体，其特征在于，所述复合层结构为两个，两个所述复合层结构对称设置在所述金属基体的相对两外侧面。

9.根据权利要求1所述的锂电池用集流体，其特征在于，所述金属基体呈片状，且通过铜材料或铝材料制成。

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