本發(fā)明涉及二次電池領(lǐng)域，具體涉及一種集流體、負(fù)極極片、二次電池和用電裝置。

背景技術(shù)：

1、二次電池由于具有能量密度大、輸出效率高、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，被越來(lái)越多的應(yīng)用到各種電動(dòng)汽車(chē)以及消費(fèi)電子產(chǎn)品中。而且隨著二次電池的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，對(duì)二次電池的能量密度的要求也越來(lái)越高。

2、高能量密度的鋰離子二次電池中，通常使用理論容量較高的硅(si)、錫(sn)及它們的氧化物等作為負(fù)極活性材料，但是這些負(fù)極活性材料在電池充放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的體積膨脹，這就對(duì)集流體的性能提出了更高的要求，因此，開(kāi)發(fā)性能更加優(yōu)異的新型集流體成為本領(lǐng)域技術(shù)人員特別關(guān)注的方向之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)是鑒于上述課題而進(jìn)行的，其目的在于，提供一種集流體，具有高的抗拉強(qiáng)度，從而能夠改善相應(yīng)的電池循環(huán)性能。

2、本申請(qǐng)是通過(guò)如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

3、本申請(qǐng)的第一方面，提供一種集流體，包括：多孔金屬骨架及銅層，所述多孔金屬骨架具有多個(gè)至少部分連通的孔結(jié)構(gòu)，所述銅層至少部分設(shè)置于所述孔結(jié)構(gòu)中。

4、本申請(qǐng)?zhí)峁┑募黧w，以多孔金屬體作為骨架，并將銅設(shè)置在多孔金屬骨架的孔結(jié)構(gòu)中。相比于傳統(tǒng)銅箔，本申請(qǐng)?zhí)峁┑募黧w具有更高的抗拉強(qiáng)度，可降低集流體斷裂風(fēng)險(xiǎn)，從而改善相應(yīng)的電池循環(huán)性能。

5、在其中一些實(shí)施例中，至少部分所述孔結(jié)構(gòu)被所述銅層封閉或填充。

6、在其中一些實(shí)施例中，所述多孔金屬骨架的材料包括鐵、鈷、鎳、鐵鎳合金、鐵鈷合金、鈷鎳合金或鐵鎳鈷合金中的至少一種，可選地，所述多孔金屬骨架的材料包括鐵或鎳。

7、在其中一些實(shí)施例中，所述多孔金屬骨架滿足以下特征中的至少一種：

8、所述多孔金屬骨架的孔隙率記為p，則30<p≤90％，可選地，35≤p≤80；

9、所述多孔金屬骨架的平均孔徑記為r，則0.3≤r≤4μm,可選地，0.5≤r≤3.5μm；

10、所述多孔金屬骨架的厚度記為d，則3≤d≤30,可選地，5≤d≤15。

11、在其中一些實(shí)施例中，基于所述集流體的總質(zhì)量計(jì)，所述銅層的質(zhì)量百分含量為65％～95％，可選為45％～70％。

12、在其中一些實(shí)施例中，所述集流體滿足以下特征中的至少一種：

13、所述集流體的表面光潔度ra為0.5μm～2μm，可選為0.5μm～1.2μm；

14、所述集流體的孔隙率小于或等于1％，可選小于或等于0.1％；

15、所述集流體的厚度為6μm～30μm，可選為5μm～15μm；

16、所述集流體的抗拉強(qiáng)度大于或等于495mpa，可選為600mpa-1500mpa。

17、在其中一些實(shí)施例中，所述集流體的至少部分表面還設(shè)置有保護(hù)層，可選地，可選地，所述保護(hù)層包括鎳、鉻或鉬。

18、在其中一些實(shí)施例中，所述保護(hù)層的厚度小于或等于2μm。

19、本申請(qǐng)的第二方面，還提供一種集流體的制備方法，其包括：

20、提供多孔金屬骨架并在所述多孔金屬骨架的孔結(jié)構(gòu)中沉積銅，得到集流體，所述集流體包括：

21、多孔金屬骨架，具有多個(gè)至少部分連通的孔結(jié)構(gòu)；及

22、銅層，其至少部分設(shè)置于所述孔結(jié)構(gòu)中。

23、在其中一些實(shí)施例中，至少部分所述孔結(jié)構(gòu)被所述銅層封閉或填充。

24、在其中一些實(shí)施例中，所述沉積銅的方法為電化學(xué)沉積法。

25、在其中一些實(shí)施例中，所述電化學(xué)沉積法包括，將多孔金屬骨架作為陰極、銅作為陽(yáng)極置于電鍍液中進(jìn)行沉積形成所述銅層，所述沉積滿足如下(1)～(3)中至少一個(gè)條件：

26、(1)所述沉積的電流為0.1ma/cm2～1.5ma/cm2；

27、(2)所述沉積的溫度為20℃～60℃；

28、(3)所述沉積的時(shí)間為10～80秒。

29、在其中一些實(shí)施例中，所述電鍍液滿足如下(4)～(6)中至少一個(gè)條件：

30、(4)所述電鍍液的ph值為2～3.5；

31、(5)在所述電鍍液中，所述銅鹽的濃度為60g/l～150g/l；

32、可選地，所述銅鹽包括水溶性銅鹽；

33、可選地，所述銅鹽包括cuso4和cucl2中的至少一種；

34、(6)所述電鍍液的組分還包括表面活性劑；

35、可選地，所述表面活性劑的濃度為1g/l～2.5g/l；

36、可選地，所述表面活性劑包括陰離子表面活性劑；

37、可選地，所述表面活性劑包括十二烷基磺酸鈉和十二烷基硫酸鈉中的至少一種。

38、本申請(qǐng)的第三方面，又提供一種負(fù)極極片，其包含本申請(qǐng)第一方面所述的集流體。

39、在其中一些實(shí)施例中，所述負(fù)極極片其負(fù)極活性物質(zhì)層中的負(fù)極活性材料包括硅材料；

40、可選地，所述硅材料包括硅氧化合物、非晶硅、晶體硅和硅碳復(fù)合物中的一種或多種，可選為非晶硅；

41、可選地，負(fù)極活性材料中硅含量大于或等于20％。

42、本申請(qǐng)的第四方面，再提供一種二次電池，其包含本申請(qǐng)第三方面所述的負(fù)極極片。

43、本申請(qǐng)的第五方面，進(jìn)一步提供一種用電設(shè)備，其包含本申請(qǐng)第四方面所述的用電設(shè)備。

技術(shù)特征：

1.一種集流體，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集流體，其特征在于，至少部分所述孔結(jié)構(gòu)被所述銅層封閉或填充。

3.所述多孔金屬骨架的材料包括鐵、鈷、鎳、鐵鎳合金、鐵鈷合金、鈷鎳合金或鐵鎳鈷合金中的至少一種，可選地，所述多孔金屬骨架的材料包括鐵或鎳。

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的集流體，其特征在于，所述多孔金屬骨架滿足以下特征中的至少一種：

5.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的集流體，其特征在于，基于所述集流體的總質(zhì)量計(jì)，所述銅層的質(zhì)量百分含量為65％～95％，可選為45％～70％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的集流體，其特征在于，所述集流體滿足以下特征中的至少一種：

7.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的集流體，其特征在于，所述集流體的至少部分表面還設(shè)置有保護(hù)層，可選地，所述保護(hù)層包括鎳、鉻或鉬。

8.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的集流體，其特征在于，所述保護(hù)層的厚度小于或等于2μm。

9.一種集流體的制備方法，其包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，至少部分所述孔結(jié)構(gòu)被所述銅層封閉或填充。

11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述沉積銅的方法為電化學(xué)沉積法。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述電化學(xué)沉積法包括，將多孔金屬骨架作為陰極、銅作為陽(yáng)極置于電鍍液中進(jìn)行沉積形成所述銅層，所述沉積滿足如下(1)～(3)中至少一個(gè)條件：

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述電鍍液滿足如下(4)～(6)中至少一個(gè)條件：

14.一種負(fù)極極片，其包含權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的集流體。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的負(fù)極極片，其特征在于，其負(fù)極活性物質(zhì)層中的負(fù)極活性材料包括硅材料；

16.一種二次電池，其包含權(quán)利要求15所述的負(fù)極極片。

17.一種用電設(shè)備，其包括權(quán)利要求16所述的二次電池。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及一種集流體、負(fù)極極片、二次電池和用電裝置。所述集流體包括：多孔金屬骨架，具有多個(gè)至少部分連通的孔結(jié)構(gòu)；及銅層，其至少部分設(shè)置于所述孔結(jié)構(gòu)中。該集流體具有高的抗拉強(qiáng)度，從而能夠改善相應(yīng)的電池循環(huán)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：董苗苗,孫信,吳李力,陳興布,宋佩東,云亮,劉潤(rùn)蝶,李璇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21