[0001] 本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种复合集流体生产工艺和复合集流体。

[0002] 由于电池老化会造成金属枝晶的生长，随着循环次数的增加和生产过程中混入的杂质微粒的诱导，不良副反应形成的锂支晶等尖锐物体容易刺穿隔膜，导致微观内短路。由于机械破坏引发的内短路，一般为汽车碰撞时电池被挤压/穿刺而引发。复合集流体中的高分子柔性基材具有好的柔软性与延展性，可以吸收部分应力，不容易断裂；同时可以在金属锂的沉积过程中将产生的压应力释放，从而有效控制枝晶产生，防止穿刺导致内短路。而复合集流体中间的高分子基材具有阻燃特性，其金属导电层较薄，短路时会如保险丝般熔断，在热失控前快速融化，电池损坏仅局限于刺穿位点形成“点断路”，复合集流体的受热短路效应可以控制电池热失控。因此，复合集流体可以有效避免内短路。

[0003] 现有一方案，在支撑体的长度方向上，支撑膜包括绝缘部和导电部，其中，复合集流体在长度方向包括非极耳区和极耳区，所述绝缘部处于非极耳区内，所述导电部处于极耳区内。上述设置方式由于增加了导电部，因而导致集流体的生产工艺更复杂，成本较高，且导电部位为非金属材料，受配方和使用环境的影响其可靠性有待验证。

[0004] 同时，现有方案中一般使用物理气相沉积技术(真空溅射镀膜、真空离子镀膜、真空蒸发镀膜等技术)和/或化学气相沉积技术在步骤中所制得的支撑膜的表面沉积金属和/或非金属的表面处理层。但是由于有金属箔材增材制造的成本较高，因而其经济性较差。

[0035] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0036] 需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

[0037] 在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

[0038] 为了解决现有技术中的复合集流体生产工艺的工艺复杂的问题，本发明提供了一种复合集流体生产工艺和复合集流体。

[0039] 如图1至图4所示的一种复合集流体生产工艺，包括：基膜层与导电层复合，基膜层10通过胶粘层20与导电层30复合形成复合膜，沿复合膜的表面，复合膜具有极耳区11和非极耳区12，极耳区11位于非极耳区12的侧边；导电层腐蚀，导电层30通过蚀刻方式整体减薄厚度；电极层复合，电极层40复合在导电层30远离基膜层10的外侧；撕膜，将极耳区11内的基膜层10和/或胶粘层20撕除；极耳压合，将位于极耳区11两侧的导电层30压合在一个平面上。

[0040] 本实施例通过采用上述工艺方法，整体上的过程为：基膜层10沿长度方向分为非极耳区12和极耳区11，通过用指定胶粘剂形成胶粘层20将指定厚度的导电层30复合在基膜层10两侧，再通过化学或电化学腐蚀方法将导电层30蚀刻至所需的厚度，在完成电极层40的复合后，使用自动化装置把极耳区11的基膜层10去除后进行极耳压合。这样，由于不需要导电部等结构，从而使得复合集流体生产工艺的复杂程度大幅度降低，具有更高的产品可靠性。并且由于导电层30采用蚀刻减薄的方式，因而使得生产加工成本更低，从而经济性更好。上述设置方式解决现有技术中复合集流体的增材制造的高成本难题、聚合物基膜两侧导体层导通难题，并结合实际电极的生产流程制定了批量化生产的工艺，实现了低成本、大批量、高质量的加工生产。

[0041] 本实施例在非极耳区12相对的两侧均设置有极耳区11，从而形成“一出二”的结构形式。当然，也可以仅在一侧设置极耳区11。

[0042] 在本实施例中，基膜层与导电层复合包括：对基膜料卷进行放卷，并且在放卷过程中在基膜层10的侧面加工预撕结构13，预撕结构13位于极耳区11和非极耳区12的分界处，或者由极耳区11和非极耳区12的分界处向非极耳区12偏移预定距离，且避让极耳的压合位置。通过预撕结构13的设计，使得极耳区11内的基膜层10以及胶粘层20二者的撕除能够更加便利，保证撕膜的准确可靠，避免出现过渡撕除或者撕除不足的情况，保证加工质量。

[0043] 可选地，预撕结构13可以根据需要采用预撕口或者预撕减薄区域等形式，只要能够有利于后续撕膜时将极耳区11内的基膜层10和胶粘层20进行撕除，使得极耳区11能够形成空腔部分，保证后续极耳压合的进行即可。本实施例的预撕结构13采用预撕口，其结构更加简单。

[0044] 本实施例的基膜层与导电层复合还包括：在将基膜层10与导电层30进行复合之间，先进行胶粘剂的准备，通过螺杆泵将多组份混合硬化胶按照预定比例混合，得到目标胶液，目标胶液后续附着在基膜层10外侧即可形成胶粘层20，实现与导电层30的胶粘。在目标胶液混合前、混合后分别进行称重，并对混合比例做校验，以保证得到一致的胶液，保证加工质量。本实施例的多组份混合硬化胶采用丙烯酸或丁基体系的两液混合硬化胶，更具体的，丙烯酸采用丙烯酸酯，丁基体系包括丁基橡胶。当然也可以采用其他组分的硬化胶。

[0045] 本实施例的基膜层与导电层复合还包括基膜料卷放卷、基膜层涂胶、导电层放卷、复合、烘烤固化、复合膜收卷等过程，如图2和图5所示，整体的过程如下：

[0046] 胶粘剂准备：通过螺杆泵将丙烯酸酯或丁基体系的两液混合硬化胶，即A/B胶按照预定比例混合，得到目标胶液，并在混合前、混合后分别称重，对混合比例做校验，得到一致的胶液；

[0047] 基膜层放卷和预撕口加工：对确定宽度的基膜料卷进行放卷，走膜过程中完成预撕口制作，该预撕口位置优选设置在极耳区11和非极耳区12的分界处，也可以由极耳区11和非极耳区12的分界处向非极耳区12偏移预定距离，并且不可超过后续极耳焊接焊印位置；

[0048] 基膜层涂胶：混合后的胶液通过微凹辊转移到基膜层10上形成胶粘层20，单面胶粘层20的厚度控制在0.2‑1.0微米；

[0049] 导电层放卷：将导电层料卷按照一定速度放卷，放卷时导电层料卷的输送方向和垂直于输送方向的横断方向二者，即MD/TD方向的张力保持相同；

[0050] 复合：将较厚的导电层30复合在基膜层10上形成复合膜；

[0051] 烘烤固化：将复合完成的复合膜输送至烘箱内，烘箱的烘箱温度为50‑200摄氏度、输送速度为5‑200m/min；

[0052] 复合膜收卷：对烘烤完成的复合膜收卷，并进行卸料；

[0053] 质量检验：对复合膜进行外观、尺寸、版型及性能测试。

[0054] 特别地，对于存在多组份胶配方的复合膜，本实施例的基膜层与导电层复合还包括：在烘烤固化后进行二次真空烘烤，将复合膜再次输送至烘箱进行二次真空烘烤，烘箱温度为50‑200℃，烘烤时间1H‑48H，以确保双组份胶的小分子完全反应，保证产品质量。

[0055] 优选地，基膜层与导电层复合还包括：胶粘层20包括极耳胶粘部和非极耳胶粘部，极耳胶粘部位于极耳区11，非极耳胶粘部位于非极耳区12，极耳胶粘部和非极耳胶粘部之间具有间隙。

[0056] 本实施例的导电层腐蚀包括蚀刻介质准备、复合膜放卷、导电层减薄、复合膜清洁、复合膜收卷等过程，本实施例采用氢氧化钠溶液作为蚀刻介质，如图3和图6所示，导电层腐蚀的整体过程为：

[0057] 蚀刻介质准备，将氢氧化钠固体和纯水进行混合搅拌，得到预定比例的蚀刻液作为蚀刻介质；

[0058] 复合膜放卷，将基膜层10和导电层30复合得到的复合膜按照一定速度进行放卷，并使放卷后的复合膜版型平整；

[0059] 导电层减薄，均匀地将蚀刻液喷洒到导电层30的表面，反应后得到目标厚度的导电层30，目标厚度优选为1‑3.5微米，目标厚度的误差在1微米以内；

[0060] 复合膜清洁，将复合膜通过纯水喷淋或烘烤的方式去除表面析晶杂质或其他表面杂质，然后通过快速烘烤得到表面干净整洁的复合膜；

[0061] 复合膜收卷，将复合膜按照一定速度进行收卷，并使收卷后的复合膜版型平整；

[0062] 质量检验：对复合膜进行外观、尺寸、版型及性能测试。

[0063] 上述的蚀刻介质除了采用蚀刻液外，也可以采用腐蚀气体作为蚀刻介质，此时在复合膜清洁时，可以采用洁净气体清洗的方式去除表面杂质。

[0064] 本实施例的导电层腐蚀还包括蚀刻介质回收，蚀刻介质回收包括：针对本实施例采用的氢氧化钠溶液，向反应后的蚀刻液投入过量铝锭或铝丝，使得氢氧化钠溶液全部完成反应，完成反应后的溶液通过干爆或蒸发的方式得到偏铝酸钠固体，从而实现蚀刻介质的回收利用。当蚀刻介质采用腐蚀气体时，可以相应地采用腐蚀气体回收的方式进行回收利用。

[0065] 本实施例的电极层复合包括电极层准备、复合膜放卷、极片涂布烘烤或复合、辊压等过程，如图4和图7所示，其具体过程如下：

[0066] 电极层准备，根据锂电池生产工艺要求对电极层40的电极材料进行预处理以满足复合要求；

[0067] 复合膜放卷，将复合膜按照一定速度进行放卷，并使放卷后的复合膜版型平整；

[0068] 极片涂布烘烤或复合，通过涂覆的方式将电极材料均匀分布到复合膜上，并在复合膜外侧形成电极层40；

[0069] 辊压，按照锂电池生产工艺要求进行辊压。

[0070] 如图4和图9所示，在电极层复合完成后即可进行撕膜操作，撕膜包括分条和撕除，其具体过程为：

[0071] 分条，在辊压后的复合电极，按照电极层40尺寸的要求对电极层40分切，同时在分切时，分切刀下铺垫有弹性垫块，以确保未胶粘区域的分条效果；

[0072] 撕除，分条后复合膜牵引到基膜层10的预撕结构13处，将极耳区11内的基膜层10或者胶粘层20或者二者撕除，撕除时需要注意不要影响到上下导电层30的外观。

[0073] 如图4和图9所示，在撕膜完成后即可进行极耳压合操作，极耳压合具体包括：在极耳压合时，采用加强筋冷压或者超声波辊焊中的至少一种方式进行压合。

[0074] 在极耳压合完成后，可对得到的复合集流体进行质量检验，即对电极层40进行外观、尺寸、版型及性能测试，然后可以进行收卷，将复合集流体按照一定速度收卷，从而完成一整套加工流程。

[0075] 如图5至图9所示，本实施例还提供了一种复合集流体，复合集流体采用上述的复合集流体加工工艺加工而成，复合集流体包括基膜层10、多个导电层30和电极层40，导电层30通过胶粘层20复合在基膜层10相对的两侧，基膜层10在导电层30的正投影位于导电层30的范围内，导电层30之间具有极耳区11和非极耳区12，基膜层10位于非极耳区12内，并位于极耳区11外，极耳区11两侧的导电层30压合形成极耳；电极层40复合在导电层30远离基膜层10的外侧。

[0076] 在加工过程中，极耳区11和非极耳区12均会有胶粘层20，因而对于撕膜之前，本实施例的胶粘层20可以采用同一种，使得极耳区11和非极耳区12的胶粘层20相同并连成一体，当然，也可以将极耳区11和非极耳区12的胶粘层20采用不同的材料，这样，极耳区11和非极耳区12的胶粘层20之间可以自然有一定的分界，以便于后续撕膜时将极耳区11的胶粘层20进行撕除。优选地，无论是相同材料的胶粘层20还是不同材料的胶粘层20，非极耳区12的胶粘层20与极耳区11的胶粘层20之间优选形成大于0的间隙，从而确保后续撕除的便利性和效果。当然，也可以不留有间隙，此时在后续撕除过程中需要注意非极耳区12的胶粘层20的质量。

[0077] 本实施例优选电极层40在导电层30的正投影位于导电层30的范围内，从而使得电极层40的大小小于导电层30的大小，更具体地说，导电层30正对极耳区11的外侧面处不设置电极层40，从而使得后续进行极耳压合时不会影响到电极层40。进一步而言，本实施例采用电极层40和基膜层10二者的正投影基本重合的设置方式。

[0078] 本实施例优选胶粘层20在基膜层10的正投影位于基膜层10的范围内，更具体地说，导电层30正对极耳区11的内侧面处在撕膜后没有胶粘层20，这样，胶粘层20也不会影响极耳压合。可选地，在非极耳区12上靠近极耳区11的边缘处也可以不设置胶粘层20，即胶粘层20不完全覆盖整个非极耳区12，以降低对极耳压合的影响。

[0079] 整体上而言，本实施例的复合集流体在加工完成后形式的结构形式为：中间为基膜层10，基膜层10的上下两侧为导电层30，导电层30与基膜层10之间通过胶粘层20连接复合在一起，并且基膜层10的周侧边缘处位于导电层30内壁，使得上下两层导电层30之间的边缘处有部分空间并没有填充基膜层10和胶粘层20，该部分空间为极耳区11，基膜层10及其表面覆盖的胶粘层20所在的空间即为非极耳区12，极耳区11对应的导电层30部分通过极耳压合的方式压合在一起。在两个导电层30的外侧面分别设置有电极层40，电极层40与基膜层10的位置上下对齐，使得电极层40避开极耳区11的位置。

[0080] 需要说明的是，本申请实施例中的各参数可以根据需要调整，各步骤的先后顺序也可以根据实际加工的情况进行调整，只要保证能够加工得到所需的产品即可。上述实施例中的多个指的是至少两个。

[0081] 从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

[0082] 1、解决了现有技术中的复合集流体生产工艺的工艺复杂的问题；

[0083] 2、复合集流体生产工艺的复杂程度大幅度降低，具有更高的产品可靠性；

[0084] 3、导电层采用蚀刻减薄的方式，因而使得生产加工成本更低，从而经济性更好；

[0085] 4、解决现有技术中复合集流体的增材制造的高成本难题、聚合物基膜两侧导体层导通难题，并结合实际电极的生产流程制定了批量化生产的工艺，实现了低成本、大批量、高质量的加工生产。

[0086] 显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

[0087] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

[0088] 需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

[0089] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。