導電基材、電極和儲能裝置及儲能裝置制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于蓄電裝置領域，尤其是涉及一種導電基材、電極和儲能裝置及儲能裝置制備方法。
【背景技術】
[0002]電池是由正極、負極、隔膜等經過卷繞或疊片等方法制造。其中正極和負極分別由正極活性材料、負極活性材料和導電基材(集流體)組成。為了開發柔性電池產品必須提高電池內部組件的柔性。
[0003]傳統電池包括的非柔性外結構和柔性外結構都幾乎沒有什么柔性。柔性外結構的電池柔性差的主要原因是電池內部的正負極片的柔性差，而正負極片柔性差的主要原因之一是金屬導電基材的柔性差，多層卷繞或疊片后，電池幾乎失去柔性。同時由于導電基材是純金屬材質，其有折斷變形褶皺的風險，所以，如何設計一種柔性導電基材成為本領域技術人員研宄的課題。

【發明內容】

[0004]有鑒于此，本發明旨在提出一種柔性導電基材、電極和儲能裝置及儲能裝置制備方法，以解決電池柔性的問題。
[0005]為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的:
[0006]一種導電基材，包括非導電襯底層和設于所述非導電襯底層上的導電層，所述非導電襯底層為0.1-100微米厚、孔隙率為40% _60%、優良的柔韌性及具有自支撐性且耐高溫耐腐蝕性的塑料或橡膠態聚合物膜層或復合聚合物膜層，所述導電層為粒徑為納米級的導電材料層，所述導電層的厚度為1-300微米。
[0007]所述非導電襯底層層為PP、PE、PVC或PET中的一種或多種組成的單層或多層膜層或金屬塑料復合膜層。
[0008]所述導電層通過印刷、涂覆、表面沉積或修飾法與非導電襯底層結合。
[0009]具有上述的導電基材的電極。
[0010]所述導電基材為具有孔、洞的圖案化結構。
[0011]具有上述的電極的儲能裝置。
[0012]制備上述的儲電裝置的方法，其特征在于:包括如下步驟:
[0013]S1、導電基材制備:在非導電襯底層上涂覆導電漿料；
[0014]s2、活性物質配料；
[0015]s3、涂布:
[0016]s31.正、負電極選取1.1-400微米厚的導電基材；
[0017]s32.在正、負電極導電基材上涂覆活性材料層；
[0018]s33.涂布完成，極片烘干后采用液壓碾壓機碾壓正電極至設計厚度；
[0019]s4、制片:
[0020]s41.將正、負電極根據尺寸要求進行裁切；
[0021]s42.在正、負電極的兩端分別清洗出一定的區域，在該區域上焊接可以引出電流的極耳；
[0022]s5 裝配:
[0023]s51.負電極居于隔膜正中間，正電極居于負電極正中間，隔膜隔開正、負電極，采用卷繞機進行卷繞或疊片；卷繞或疊片后的卷芯用耐腐蝕耐高溫的終止膠帶收尾粘貼成型，卷芯的正、負電極極耳對齊；
[0024]s52.用裁好的鋁塑膜包覆步驟s41完成的卷芯，然后用頂側封機進行頂側邊封邊，保留一個側邊不封口。
[0025]S53.在70°C的溫度下對步驟s42完成的卷芯進行抽真空烘烤12_16h，然后于手套箱中進行注入電解液，側封步驟s52保留的邊后在室溫下靜置陳化8-24h。
[0026]所述步驟s2中正、負電極漿料的粘度在25-30度環境下達到2000cp。
[0027]所述步驟s3中涂覆后的極片干燥至失重小于lOOppm。
[0028]所述干燥方法為熱干燥、紅外或紫外干燥。
[0029]相對于現有技術，本發明所述的電極具有以下優勢:
[0030](I)本發明所述的導電基材包括柔性非導電襯底層和導電層，通過在柔性非導電襯底層上涂覆導電層來達到增加基材柔性進而提高電極柔性的目的；
[0031](2)本發明所述的導電基材為具有孔、洞的圖案化結構，進一步增強電極的柔性；
[0032](3)本發明的導電基材使可充電電池具有了良好的柔性，可彎折程度大大增加；非導電襯底層可以避免金屬在加工和使用過程中出現的毛刺，降低電池短路的概率，因此可以提高電池的安全性；塑料等非導電襯底層相對金屬材料成本低，制造簡單，使用及加工方便；同時降低電池產品的重量，提高電池的重量比能量。
【附圖說明】
[0033]構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0034]圖1為本發明導電基材結構示意圖；
[0035]圖2為本發明導電基材的各種孔、洞圖案化結構示意圖圖例；
[0036]圖3為本發明實施例1極片涂布效果圖。
[0037]附圖標記說明:
[0038]1-導電層，2-非導電襯底層層。
【具體實施方式】
[0039]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0040]下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
[0041]導電基材，該基材包括一層非導電柔性襯底層和導電層。非導電層與導電層一起構成導電基材，作為電極的一部分，為電極所收集到的電子提供轉移通路。
[0042]柔性襯底層包括一定厚度、一定孔隙率、優良的柔韌性(可隨意彎折)及具有自支撐性且耐高溫耐腐蝕的柔性聚合物膜或聚合物層，例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等聚烯烴及所有可用于該發明的柔性聚合物；
[0043]導電層由具有導電性質的一種或一種以上粒徑為納米級別的金屬(如銅、鋁、鎳等)或非金屬(如石墨)、粘結劑(如PVDF(聚偏氟乙烯)，SBR(羧基丁苯膠乳)，CMC(羧甲基纖維素鈉)等)、溶劑(如NMP(N-甲基吡咯烷酮)、純凈水等)等組成；
[0044]導電層通過印刷、涂覆、表面沉積、修飾或以其他化學或物理方法與非導電層結合，并保持其成為一個整體；
[0045]導電層和非導電層可以為連續的薄膜層狀結構，也可以成非連續的層狀結構，如具有表面圖案化結構或具有孔狀結構(如圖2所示)
[0046]該導電基材具有良好的柔性，可逆彎曲且無折斷變形褶皺的風險；
[0047]采用該導電基材所制備的正電極、負電極或其它及其組件，含有該導電基材的儲能裝置均具有很好的柔性。
[0048]工藝方法:
[0049]將一種柔性聚合物隔膜或多層復合膜作為柔性襯底層，襯底層厚度在0.1-100微米，該襯底層材料可以為PP (聚丙烯)、PE (聚乙烯)、PVC (聚氯乙烯)、PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)等具有一定厚度、一定孔隙率、優良的柔韌性及具有自支撐性且耐高溫耐腐蝕性的柔性塑料或橡膠態物質，一層或多層聚合物膜或聚合物復合使用膜，也可以為金屬/塑料復合膜，如鋁塑膜等。
[0050]在該襯底層上涂覆一薄層導電的金屬漿料或非金屬(如石墨)，該薄層的厚度可以為小于等于300微米。金屬漿料主要成分含有銅、鋁、鎳、銀、鋅等的一種或幾種，粒徑大小為納米級別。涂覆方法采用印刷、涂覆、表面沉積、修飾或以其他化學或物理方法等。涂覆后的極片用熱干燥、紅外或紫外干燥等方法干燥極片至失重小于lOOppm。
[0051]該導電基材既具有柔性又具有導電性，可直接代替正負極的導電基材進行使用。涂覆正負極活性物質后，該基材仍具有良好的柔韌度。該發明的原料為任何可充電電池使用的原材料；
[0052]該發明的配料工藝基本與傳統電池一致，配方中含有電極活性物質(例如正電極為:鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、不同配比的三元鋰離子活性物質或氫氧化亞鎳等；負電極為:人造或天然石墨、石墨烯、儲氫合金、金屬鎘或鋅等)；導電劑SP(碳黑導電劑)、VGCF (超細微碳纖