【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及復合集流體，具體的是一種復合集流體及其制作方法、裝置及使用復合集流體的電池。
技術介紹
1、伴隨著儲能電芯的發展，電芯越做越大，能量密度不斷增長。高能量密度要求在有限空間內推動氧化正極和還原負極，這大大增加了大容量電芯發生火災和爆炸的風險。由于機械變形引起的瞬時內部短路是電池發生劇烈火災和爆炸的主要原因。因此，建立一個對機械變形具有高抗性對鋰離子電池的發展非常重要。在電極設計方面，研究者們提出了自斷裂電極。當受到機械沖擊時，電極會坍塌，從而通過將損壞部分與其余部分隔離來限制短路電流。自斷裂的集流體是通過預蝕同心裂紋制成的。然而，在運輸過程中，預蝕裂紋容易受到振動的影響破裂，使其難以應用于實際大規模應用中。此外，預蝕工藝也存在一些問題，過于復雜，無法用于大規模制造。
技術實現思路
1、為了克服現有技術中的缺陷，本專利技術提供了一種復合集流體及其制作方法、裝置及使用復合集流體的電池，該復合集流體制作方法只需在真空環境中將鋁加熱到預設的溫度，使鋁蒸發并沉積在高分子薄膜表面形成第一鋁層，提供氧氣與鋁反應，在第一鋁層表面沉積出氧化鋁層，在高分子薄膜的兩側均沉積所述第一鋁層和氧化鋁層，得到復合集流體。該方法制作成本低，且制作的復合集流體能在電芯結構遭受破壞短路的瞬間，通過切斷電子通道來自動斷路，消除電芯起火和爆炸風險。
2、為達到上述目的，本專利技術采用的技術方案是：一種復合集流體制作方法，包括；
3、在真空室內間隔設置第一輥和第二輥，所述第一輥將高分子薄
4、通過鋁蒸汽蒸發裝置，將蒸汽鋁蒸發沉積到高分子薄膜展開部分的表面，沉積過程中，所述高分子薄膜以0.8m/s～1.2m/s的速度從所述第一輥朝向第二輥移動，從而在所述高分子薄膜的表面沉積厚度為0.8μm～1.2μm的第一鋁層；
5、向真空室內注入氧氣，在所述鋁蒸汽蒸發裝置的作用下，蒸汽鋁和氧氣反應生成氧化鋁并沉積到所述第一鋁層的表面，沉積過程中，具有第一鋁層的高分子薄膜以3m/s～5m/s的速度從所述第二輥朝向第一輥移動，從而在所述第一鋁層的表面沉積厚度為0.9nm～1.1nm的氧化鋁層；
6、在所述高分子薄膜的兩側表面均沉積所述第一鋁層和氧化鋁層，得到復合集流體。
7、通過上述方案，在真空環境使鋁蒸發并沉積在高分子薄膜表面形成第一鋁層，提供氧氣與鋁反應，可在第一鋁層表面沉積出氧化鋁層。在高分子薄膜的兩側均沉積所述第一鋁層和氧化鋁層，即得到復合集流體。該方法制作成本低。
8、傳統鋁集流體和單層集流體，在機械變形下都具有頑固的延展性，保持了完整的電子移動路徑。最終，由于大量焦耳熱生成，內部短路引起了電池熱失控。本方案公開的符合集流體由交錯排列的鋁和三氧化二氯層組成，納米級的三氧化二鋁降低了純鋁層的延展性。在釘變形負載下更容易自行開裂，因此能在電芯結構遭受破壞短路的瞬間，通過切斷電子通道來自動斷路，消除電芯起火和爆炸風險。
9、進一步的，在所述沉積過程中，所述鋁蒸汽蒸發裝置將鋁加熱到1400℃。在1400℃的條件下。鋁達到較高的蒸發速率，保證一次蒸發就能沉積得到1μm厚的第一鋁層。
10、進一步的，在沉積所述第一鋁層的過程中，所述高分子薄膜從所述第一輥朝向第二輥以1m/s的速度移動，并在所述高分子薄膜的表面沉積厚度為1μm的第一鋁層。控制高分子薄膜以1m/s的速度移動，結合鋁的較高的蒸發速率，進一步保證一次蒸發就能沉積得到1μm厚的第一鋁層。
11、進一步的，在沉積所述氧化鋁層的過程中，所述高分子薄膜從所述第二輥朝向第一輥以4m/s的速度移動，并在所述第一鋁層的表面沉積1nm厚的氧化鋁層。經實驗，在1400℃的環境下配合高分子薄膜4m/s的速度移動，能在所述第一鋁層的表面沉積得到1nm厚度氧化鋁層。
12、進一步的，在沉積所述氧化鋁層的過程中，所述高分子薄膜從所述第二輥朝向第一輥以6m/s的速度移動，并在所述第一鋁層的表面沉積0.5nm厚的氧化鋁層。經實驗，在1400℃的環境下配合高分子薄膜6m/s的速度移動，能在所述第一鋁層的表面沉積得到0.5nm厚度氧化鋁層
13、進一步的，所述高分子薄膜包括pet、pp、pi中的任意一種，所述高分子薄膜厚5μm～7μm。本申請中，所述高分子薄膜選用聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜。
14、一種按上述方法制作的復合集流體，包括：
15、高分子薄膜層，所述高分子薄膜層采用聚對苯二甲酸乙二醇酯材質；
16、第一鋁層，所述第一鋁層設于所述高分子薄膜層兩側表面；
17、氧化鋁層，所述氧化鋁層設于所述第一鋁層背離所述高分子薄膜層的一側
18、一種按上述方法制作復合集流體的裝置，包括：
19、真空室；
20、鋁蒸汽蒸發裝置，所述鋁蒸汽蒸發裝置設于所述真空室內，用于將金屬加熱至預設溫度；
21、第一輥和第二輥，所述第一輥和第二輥設于所述真空室內，所述第一輥和第二輥間隔設置，用于驅動所述高分子薄膜移動；
22、定位輥，所述定位輥設置在所述鋁蒸汽蒸發裝置上方；
23、制作所述復合集流體時，所述高分子薄膜的一端和所述第一輥連接，所述高分子薄膜的另一端從所述定位輥的下方穿過后與所述第二輥連接。
24、其中，所述鋁蒸汽蒸發裝置為蒸餾器，所述定位輥設置在所述蒸餾器的正上方。
25、一種電池，包括電池本體，所述電池采用上述復合集流體制作方法制作的復合集流體作為電池的正極集流體。
26、進一步的，所述電池的正極包括ncm811、super?p、pvdf?5130和cnt，其重量比為96:1.8:1.7:0.5；
27、所述電池的負極包括石墨、la136d、super?p、cnt和cmc，其重量比為96:2.3:0.9:0.4:0.4；
28、所述電池的電解液包括emc和1m?lipf6或者ec，所述emc和1m?lipf6或者ec的體積比為7∶3；
29、所述電池的隔膜包括采用陶瓷涂覆的聚乙烯薄膜。
30、借由以上的技術方案，本專利技術的有益效果如下：
31、1、本申請中只需在真空環境中將鋁加熱到預設的溫度，使鋁蒸發并沉積在高分子薄膜表面形成第一鋁層，提供氧氣與鋁反應，在第一鋁層表面沉積出氧化鋁層，在高分子薄膜的兩側均沉積所述第一鋁層和氧化鋁層即可得到復合集流體，該方法制作成本低；
32、2、本申請公開的集流體由交錯排列的鋁和三氧化二氯層組成，納米級的三氧化二鋁降低了鋁層的延展性，在變形負載下更容易自行開裂，因此能在電芯結構遭受破壞短路的瞬間，通過切斷電子通道來自動斷路，消除電芯起火和爆炸風險。
33、為讓本專利技術的上述和其他目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。
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1.一種復合集流體制作方法，其特征在于，包括；
2.如權利要求1所述的復合集流體制作方法，其特征在于，在所述沉積過程中，所述鋁蒸汽蒸發裝置升溫到1100℃～1400℃。
3.如權利要求2所述的復合集流體制作方法，其特征在于，在沉積所述第一鋁層的過程中，所述高分子薄膜從所述第一輥朝向第二輥以1m/s的速度移動，并在所述高分子薄膜的表面沉積厚度為1μm的第一鋁層。
4.如權利要求3所述的復合集流體制作方法，其特征在于，在沉積所述氧化鋁層的過程中，所述高分子薄膜從所述第二輥朝向第一輥以4m/s的速度移動，并在所述第一鋁層的表面沉積1nm厚的氧化鋁層。
5.如權利要求3所述的復合集流體制作方法，其特征在于，在沉積所述氧化鋁層的過程中，所述高分子薄膜從所述第二輥朝向第一輥以6m/s的速度移動，并在所述第一鋁層的表面沉積0.5nm厚的氧化鋁層。
6.如權利要求1所述的復合集流體制作方法，其特征在于，所述高分子薄膜包括PET、PP、PI中的任意一種，且所述高分子薄膜厚5μm～7μm。
7.一種使用權利要求1-6任意所述方法
8.一種按權利要求1-6任一所述方法制作復合集流體的裝置，其特征在于，包括：
9.一種電池，包括電池本體，其特征在于，所述電池采用權利要求7所述的復合集流體作為電池的正極集流體。
10.如權利要求9所述的復合集流體制作方法，其特征在于，所述電池的正極包括NCM811、Super?P、PVDF?5130和CNT，其重量比為96:1.8:1.7:0.5；
...【技術特征摘要】
1.一種復合集流體制作方法，其特征在于，包括；
2.如權利要求1所述的復合集流體制作方法，其特征在于，在所述沉積過程中，所述鋁蒸汽蒸發裝置升溫到1100℃～1400℃。
3.如權利要求2所述的復合集流體制作方法，其特征在于，在沉積所述第一鋁層的過程中，所述高分子薄膜從所述第一輥朝向第二輥以1m/s的速度移動，并在所述高分子薄膜的表面沉積厚度為1μm的第一鋁層。
4.如權利要求3所述的復合集流體制作方法，其特征在于，在沉積所述氧化鋁層的過程中，所述高分子薄膜從所述第二輥朝向第一輥以4m/s的速度移動，并在所述第一鋁層的表面沉積1nm厚的氧化鋁層。
5.如權利要求3所述的復合集流體制作方法，其特征在于，在沉積所述氧化鋁層的過程中，所述高分子薄膜從所述第二輥朝...
【專利技術屬性】
技術研發人員：褚子豪，陳偉，李華偉，趙世彬，
申請(專利權)人：盛虹動能科技泰州有限公司，
類型：發明
國別省市：
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