超薄鋰離子電池集流體、超薄鋰離子電池及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及二次電池技術領域，特別是一種超薄裡離子電池集流體、超薄裡離子 電池及其制造方法。
【背景技術】
[0002] 超薄裡離子電池，如中國專利文獻CN202503073U介紹的一種超薄裡離子電池，包 括正極片，負極片，電解質、隔膜和熱烙膠圈組成，隔膜將正極片和負極片隔開，隔膜與正極 片和負極片之間填充電解質，正極片包括正極集流體、正極膏、正極極耳組成，正極集流體 采用鐵錐或鐵合金錐或銘錐，正極膏黏結在正極集流體上，正極集流體直接引伸出正極極 耳，負極片包括負極集流體、負極膏、負極極耳組成，負極集流體采用不誘鋼錐或銅錐或儀 錐或鐵錐或鐵合金錐或銘錐，負極膏黏結在負極集流體上，負極集流體直接引出負極極耳， 集流體兼做包裝膜，熱烙膠圈將正極集流體邊緣和負極集流體邊緣烙合封裝;適用中國專 利文獻CN103779613A公開的超薄裡離子電池化成系統、化成方法進行化成及制作成品電 池。
[0003] 由本領域的公知常識可知，行業內常用12~20微米厚的侶錐作為裡離子電池正極 集流體，但由于常用的侶錐強度低、硬度低、烙點低，易穿易裂，電極壓片時會導致侶錐局部 壓裂或局部內應力增強，所做電池出現電化學點腐蝕或應力腐蝕，難W用作集流體兼做包 裝膜;裝入卡片后，難W通過IS07816標準測試，彎曲1000次或扭曲1000次會導致電池侶錐 開裂損壞;侶錐可采用超聲焊或激光焊，不能采用交流點焊，不能采用直流點焊，不能采用 錫焊，需要在極耳上先行超焊或激光焊接儀片才能采用錫焊，給用戶使用帶來了限制，導致 工序增多，合格率下降，人工成本增加，并且存在極耳轉接口偏厚、偏位、易斷的毛病。
[0004] 按照中國專利文獻CN202503073U的技術方案，在實際生產與應用過程中，還發現 如下缺點：
[0005] 1.焊接問題:鐵錐、鐵合金錐、銘錐可點焊或超聲焊或激光焊，不能錫焊，給用戶使 用帶來限制；需要在極耳上先行點焊或超聲焊或激光焊接儀片才能錫焊，導致工序增多，合 格率下降，人工成本增加。
[0006] 2.開裂問題:鐵錐、鐵合金錐、銘錐所做的超薄裡離子電池適用范圍受到限制，由 于某些液態電解液會侵蝕鐵錐或鐵合金錐或銘錐跟熱烙膠圈的粘合界面，導致密封耐久性 不夠，造成鐵錐或鐵合金錐或銘錐跟熱烙膠圈的粘合界面開裂，導致電池失效，影響儲存壽 命與使用壽命；即使使用了物理除油、化學除油、超聲除油、化學氧化(純化)等處理，仍不能 解決使用液態電解液時的開裂問題;鐵錐、鐵合金錐、銘錐比較適合固態電解質或凝膠電解 質的超薄裡離子電池，不能適應所有的液態電解質的超薄裡離子電池。
[0007] 中國專利文獻CN1557029介紹了一種柔性薄電池及其制造方法，主要介紹柔性薄 電池的結構，第一層是粘合層，第二層是保護層，第=層是導電層，第=層夾在第一層與第 二層之間；其不透性的金屬錐層可W是任何種類的金屬，例如像侶、儀、銅和不誘鋼;介紹的 是原電池，沒有設及充電。該發明沒有考慮到具體的錐材所做柔性薄電池在使用過程中的 易用性；電池全都有了第二層的保護層，電池外表大部分絕緣，不適用中國專利文獻CN103779613A公開的超薄裡離子電池化成系統、化成方法進行化成及制作成品電池。
[000引綜上所述，現有超薄裡離子電池正極和負極所用單一材質集流體兼包裝膜，存在 可焊性差、強度低、耐久性低和耐腐蝕性差等難W同時兼顧的缺陷，影響著超薄裡離子電池 的生產與應用。
【發明內容】
[0009] 為了便于理解，W下對本發明的幾個科技術語進行定義：
[0010] 純金屬錐:單一金屬元素制成的單層的金屬錐;允許含有不可避免的雜質元素;例 如銅錐和侶錐。
[0011] 單一金屬錐:單一金屬元素或合金制成的單層的金屬錐，包含純金屬錐和合金錐； 例如儀錐和不誘鋼錐。
[0012] 金屬復合錐：由2層或2層W上不同金屬層或合金金屬層復合制成的雙層或多層的 金屬錐;例1侶-儀金屬復合錐，一面是侶，一面是儀;例2侶-不誘鋼金屬復合錐，一面是侶， 一面是不誘鋼;例3侶-儀-鐵-儀金屬復合錐，是侶跟雙面鍛儀的鐵錐經社制復合而成的復 合錐，一面是侶，一面是儀，中間有一層儀和一層鐵。用連接符表示不同金屬間的復合。
[0013] 本發明的金屬復合錐不同層之間材質成份是不連續的，相鄰2層成份是不同的（除 特殊情況:侶合金-侶合金金屬復合錐、侶-侶金屬復合錐外）；同一層材質成份是連續的，成 份是相同的；此處的"層"指金屬復合錐上的金屬層，即金屬復合錐包含2層W上的金屬層； "復合"是指形成所述的金屬復合錐的生產工藝;例如可W是不同的金屬層是由金屬壓延得 到的金屬薄層，2種（或W上）的運種金屬薄層通過社制形成金屬復合錐，運時"復合"是指 "社制"工藝;又如，在一種金屬薄層上通過電鍛或真空鍛的方式形成另一層金屬薄層，得到 金屬復合錐，運時"復合"是指"電鍛或真空鍛"工藝。
[0014] 為了解決可焊性差問題，本發明提供了一種新的超薄裡離子電池集流體:該集流 體兼做超薄裡離子電池的包裝膜，該集流體為金屬復合錐，該金屬復合錐至少包括易錫焊 材料制成的易錫焊層W及集流導電層，集流導電層為侶層、侶合金層、鐵層、鐵合金層或銘 層中的一種;易錫焊層和集流導電層復合成一體。
[0015] 由于金屬復合錐包括易錫焊層W及集流導電層，其可W兼做超薄裡離子電池的包 裝膜，易錫焊層可W超聲波點焊、激光點焊、交流點焊、直流點焊或錫焊，拓展了焊接的方 式，可焊性好，方便用戶使用;采用錫焊時，所做電池無需要焊接轉接片，工序減少，合格率 高，人工成本低;不存在極耳轉接口偏厚、偏位、易斷的毛病。由于金屬復合錐采用兩種W上 金屬層或合金層復合而成，電池集流體的強度和耐用性增加，在使用過程不會穿孔或撕裂， 電極壓片時不會出現局部壓裂或局部內應力過大的情況，避免了電化學點腐蝕或應力腐蝕 的發生。
[0016] 優選的，所述集流導電層為侶層或侶合金層，所述易錫焊層為儀層、儀合金層、銅 錐、銅合金層、銀層、銀合金層、鐵層、鐵合金層或不誘鋼層中的一種;所述金屬復合錐為： 侶-儀金屬復合錐、侶-儀合金金屬復合錐、侶合金-儀金屬復合錐、侶合金-儀合金金屬復合 錐、侶-銅金屬復合錐、侶-銅合金金屬復合錐、侶合金-銅金屬復合錐、侶合金-銅合金金屬 復合錐、侶-銀金屬復合錐、侶-銀合金金屬復合錐、侶合金-銀金屬復合錐、侶合金-銀合金 金屬復合錐、侶-鐵金屬復合錐、侶-鐵合金金屬復合錐、侶合金-鐵金屬復合錐、侶合金-鐵 合金金屬復合錐、侶-不誘鋼金屬復合錐、侶合金-不誘鋼金屬復合錐。
[0017] 用上段所述含侶層或侶合金層作為正極集流體和/負極集流體制作超薄裡離子電 池時，正電極膏粘結在該面上，侶層或侶合金層能持久耐受液態電解液侵蝕，可W有效防止 電解液侵蝕集流體與熱烙膠圈的貼膠面，有效增強了密封耐久性，延長超薄裡離子電池的 儲存壽命和使用壽命;用上段所述含侶層或侶合金層的金屬復合錐作為負極集流體制作超 薄裡離子電池時，負電極膏可粘結在非侶層或非侶合金層面上；用上段所述含侶層或侶合 金層的金屬復合錐作為負極集流體制作超薄裡離子電池時，負電極膏也可粘結在侶層或侶 合金層面上，負極活性物質應是鐵酸裡。因此，上述=種方案制作的超薄裡離子電池適用于 使用液態電解質、凝膠態電解質或固態電解質的超薄裡離子電池;還可W同時解決焊接問 題與開裂問題。
[0018] 所述集流導電層為鐵層或鐵合金層，所述金屬復合錐還可W為：鐵-儀金屬復合 錐、鐵-儀合金金屬復合錐、鐵-銅金屬復合錐、鐵-銅合金金屬復合錐、鐵-銀金屬復合錐、 鐵-銀合金金屬復合錐、鐵-鐵金屬復合錐、鐵-鐵合金金屬復合錐、鐵-不誘鋼金屬復合錐、 鐵合金-儀金屬復合錐、鐵合金-儀合金金屬復合錐、鐵合金-銅金屬復合錐、鐵合金-銅合金 金屬復合錐、鐵合金-銀金屬復合錐、鐵合金-銀合金金屬復合錐、鐵合金-鐵金屬復合錐、鐵 合金-鐵合金金屬復合錐、鐵合金-不誘鋼金屬復合錐。
[0019] 用上段所述含鐵層或鐵合金層的金屬復合錐作為正極集流體制作超薄裡離子電 池時，正電極膏粘結在鐵層或鐵合金層面上。用上段所述含鐵層或鐵合金層的金屬復合錐 作為負極集流體制作超薄裡離子電池時，負電極膏可粘結在非鐵層或非鐵合金層面上；用 上段所述含鐵層或鐵合金層的金屬復合錐作為負極集流體制作超薄裡離子電池時，負電極 膏也可粘結在鐵層或鐵合金層面上;可W適用于使用凝膠態電解質或固態電解質的超薄裡 離子電池，但不適用于使用液態電解質的超薄裡離子電池。上述=種方案制作的超薄裡離 子電池，可W解決焊接問題。
[0020] 所述金屬復合錐還可W為:銘-儀金屬復合錐、銘-儀合金金屬復合錐、銘-銅金屬 復合錐、銘-銅合金金屬復合錐、銘-銀金屬復合錐、銘-銀合金金屬復合錐、銘-鐵金屬復合 錐、銘-鐵合金金屬復合錐、銘-不誘鋼金屬復合錐。
[0021] 用上段所述含銘層的金屬復合錐作為正極集流體制作超薄裡離子電池時，正極膏 粘結在銘層面上；用上段所述含銘層的金屬復合錐作為負極集流體制作超薄裡離子電池 時，負電極膏可粘結在非銘層面上；用上段所述含銘層的金屬復合錐作為負極集流體制作 超薄裡離子電池時，負電極膏也可W粘結在銘層面上；可W適用于使用凝膠態電解質或固 態電解質的超薄裡離子電池，但不適用于使用液態電解質的超薄裡離子電池。上述=種方 案制作的超薄裡離子電池，可W解決焊接問題。
[0022] 易錫焊層和集流導電層之間還可W至少復合一層金屬層，運樣可W進一步增強金 屬復合錐的強度和耐用性。
[0023] 所述金屬復合錐不同金屬層之間采用社制復合或電鍛復合或真空鍛復合，當金屬 層有=層W上時，可W使用上述一種或兩種W上的復合方法進行復合。也可W使用其它可 W復合的方法進行復合。
[0024] 為了解決鐵錐、鐵合金錐和銘錐貼膠界面不能持久耐受液態電解液侵蝕，而造成 容易開裂的缺點，本發明提供了另一種新的超薄裡離子電池集流體:該集流體兼做超薄裡 離子電池的包裝膜，該集流體為金屬復合錐，該金屬復合錐至少包括耐蝕導電層W及增強 復合層，增強復合層為鐵層、鐵合金層、銘層、侶層或侶合金層中的一種，耐蝕導電層為侶層 或侶合金層;耐蝕導電層和增強復合層復合成一體;所述金屬復合錐為:鐵-侶金屬復合錐、 鐵-侶合金金屬復合錐、鐵合金-侶金屬復合錐、鐵合金-侶合金金屬復合錐、銘-侶金屬復合 錐、銘-侶合金金屬復合錐、侶-侶合金金屬復合錐、侶合金-侶合金金屬復合錐。耐蝕導電層 的耐蝕能力是該層跟熱烙膠圈貼合后的貼合界面能持久耐受液態電解液侵蝕，不容易開 裂。增強復合層的作用是跟耐蝕導電層復合后增加金屬復合錐的強度，防止或減少使用過 程中開裂、穿孔、斷裂的發生。特別地侶、侶金合也是可W同種復合的，即侶錐和侶合金錐。
[0025] 用上段所述含侶層或侶合金層的金屬復合錐作為正極集流體制作超薄裡離子電 池時，正電極膏粘結在侶層或侶合金層面上，侶層或侶合金層能