本发明涉及功能材料,特别是涉及用于电池电芯的集流体部件。
背景技术:
1、随着新能源汽车行业的迅速发展,动力电池容量和循环性能不断提升,随之带来安全性能的巨大挑战,金属层/高分子材料层/金属层结构的复合集流体具有轻量化和高安全性的优质特性,受到广泛关注。复合集流体金属膜和高分子膜层之间的结合力一直是复合集流体生产技术难以提升的问题,也是复合集流体常见的失效模式。另一方面,电池安全失效通常与过流过温有关。将pptc材料制成的元件串联在电子线路中,正常工作温度和额定电流状态下可以保持通路,而过温或者大电流状态下电阻急剧增加实现电路关断,并可在故障排除后自行恢复低阻状态,在电路中起到自恢复保护作用。现有技术在电芯负极和保护板间连接二级pptc保护,在过流及外部过温情况下起到升阻保温作用,但是,对于电池内部的过温告知能力有限,且无法直接切断电池内部的过放电,可以在无法即时感测进行防护作用。因此动力电池集流体可靠性、轻量化和安全性是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种复合集流体及其制作方法,用于解决现有技术中动力电池可靠性,轻量化和安全防护的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种复合集流体,包含结构:
3、基膜层;
4、两个金属膜层,分别位于基膜层两面,所述金属膜层上均匀分布孔洞结构;
5、pptc膜层,分别位于金属膜层上。
6、可选地,所述基膜层包括pi膜、pei膜、pen膜中的一种,厚度为10~20μm。
7、可选地,所述金属膜层为铜膜、铝膜中的一种,厚度为0 .5μm~5μm。
8、可选地,所述pptc膜层厚度1μm~5μm,由高分子基材和导电填料组成;所述聚合物基材包括pvdf、p(vdf-hfp)、p(vdf-hfp-trfe)中的一种其混合物;所述导电填料为导电填料为炭黑、石墨烯、金属碳化物颗粒、金属硼化物颗粒中的一种;常温电导率大于1s/cm ,ptc转变温度60~100℃。
9、本发明还提供一种复合集流体的制作方法,包括步骤:
10、1)提供一个基膜层,在基膜两面分别形成金属层;
11、2)在所述金属层上丝网印刷保护层,所述保护层上留有均匀孔洞结构,露出保护层下的金属层;
12、3)蚀刻所述金属层上未被保护层覆盖的区域,形成均匀孔洞;
13、4)去除所述保护层;
14、5)在所述金属层上形成pptc膜层。
15、可选地,所述金属层的沉积方法为真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜、真空电子束镀膜、电镀中的一种。
16、可选地,所述蚀刻均匀孔洞的面积占总面积的1/4~1/3。
17、可选地,pptc膜层的形成方法为制备ptc油墨,将ptc油墨涂覆在金属层上,烘干得到pptc膜层;所述涂覆的方法为刮涂、辊涂、丝网印刷、钢板印刷中的一种。
18、可选地,所述ptc油墨的制作方法为,将所述高分子基材的粒料和所述导电填料加入溶剂中,采用匀胶机充分混合,再用三辊研磨机研磨分散,得到ptc油墨;所述溶剂包括n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺中的一种或混合溶剂。
19、如上所述,本发明的一种复合集流体及其制作方法,具有以下有益效果:在传统复合集流体金属膜层上涂布化学惰性的pptc保护膜层,同时,在金属膜上均匀分布孔洞区域,pptc膜层与基膜粘接,起到整体结构的钉扎作用,提升金属膜与基膜和pptc膜层的附着强度。本发明复合集流体具有轻量化和高可靠性特点,器件结构紧凑,实现电池内部过流过温的负反馈保护。
1.一种复合集流体,其特征在于:包含结构:
2.根据权利要求1所述一种复合集流体,其特征在于:所述基膜层包括pi膜、pei膜、pen膜中的一种,厚度为10~20μm。
3.根据权利要求1所述一种复合集流体,其特征在于:所述金属膜层为铜膜、铝膜中的一种,厚度为0 .5μm~5μm。
4.根据权利要求1所述一种复合集流体,其特征在于:所述pptc膜层厚度1μm~5μm,由高分子基材和导电填料组成;所述聚合物基材包括pvdf、p(vdf-hfp)、p(vdf-hfp-trfe)中的一种其混合物;所述导电填料为导电填料为炭黑、石墨烯、金属碳化物颗粒、金属硼化物颗粒中的一种;常温电导率大于1s/cm ,ptc转变温度60~100℃。
5.一种复合集流体的制作方法,其特征在于,包括步骤:
6.根据权利要求5所述一种复合集流体的制作方法,其特征在于:所述金属层的沉积方法为真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜、真空电子束镀膜、电镀中的一种。
7.根据权利要求5所述一种复合集流体的制作方法,其特征在于:所述蚀刻均匀孔洞的面积占总面积的1/4~1/3。
8.根据权利要求5所述一种复合集流体的制作方法,其特征在于:pptc膜层的形成方法为制备ptc油墨,将ptc油墨涂覆在金属层上,烘干得到pptc膜层;所述涂覆的方法为刮涂、辊涂、丝网印刷、钢板印刷中的一种。
9.根据权利要求8所述一种复合集流体的制作方法,其特征在于:所述ptc油墨的制作方法为,将所述高分子基材的粒料和所述导电填料加入溶剂中,采用匀胶机充分混合,再用三辊研磨机研磨分散,得到ptc油墨;所述溶剂包括n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺中的一种或混合溶剂。
