本发明涉及二次电池领域,具体涉及一种集流体、负极极片、二次电池和用电装置。
背景技术:
1、近年来,随着二次电池的应用范围越来越广泛,二次电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统,以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。
2、集流体作为二次电池的基础组成部件之一,其对电池的性能具有重要影响,这就对集流体提出了更高的要求,例如与活性材料层良好的粘接力、良好的机械性能等。因此,寻求性能更加优异的集流体是本领域技术人员重点关注的方向之一。
技术实现思路
1、本申请提供一种集流体,其包括铁镍合金基底层与设置在所述铁镍合金基底层的至少一侧的铜层,能够提高集流体与活性物质的粘接力,同时保证集流体的机械强度,从而改善相应的电池循环性能。
2、为了达到上述目的,本申请提供了一种集流体、负极极片、二次电池和用电装置。
3、本申请第一方面提供一种集流体,其包括铁镍合金基底层与设置在所述铁镍合金基底层的至少一侧的铜层。
4、本申请的集流体通过将铁镍合金与铜层复合,保证集流体的机械强度的同时,提高了集流体与活性材料层的粘接力,从而提高了二次电池的循环性能。
5、在任意实施方式中,所述铜层远离所述铁镍合金基底层一侧的表面粗糙度ra为0.5-3.0μm。由此进一步提高了集流体与活性材料层的粘接力,从而提高了二次电池的循环性能。
6、在任意实施方式中,所述集流体的孔隙率为10%~20%,孔径为0.2~2.0μm。由此进一步提高了集流体与活性材料层的粘接力,从而提高了二次电池的循环性能。
7、在任意实施方式中,所述铁镍合金基底层的表面粗糙度ra1为0.5-2.0μm。由此进一步提高了集流体与活性材料层的粘接力,从而提高了二次电池的循环性能。
8、在任意实施方式中,在所述铁镍合金基底层中,铁与镍的重量比为(0.6-1.5):1,可选为(0.8-1.2):1。由此进一步提高了集流体的机械强度,从而提高了二次电池的循环性能。
9、在任意实施方式中,所述铁镍合金基底层的厚度d1与所述铜层的厚度d2满足:
10、d1≥d2;并且d1+2d2≤30。由此进一步提高了集流体与活性材料层的粘接力,同时保证了集流体的机械强度,从而提高了二次电池的循环性能。
11、在任意实施方式中,所述d1为3-20μm,所述d2为2-10μm,所述d2可选为3-5μm。由此进一步提高了集流体与活性材料层的粘接力,同时保证了集流体的机械强度,从而提高了二次电池的循环性能。
12、在任意实施方式中,所述铁镍合金基底层与所述铜层的层间粘聚力f为200-500n/m。由此进一步提高了集流体与活性材料层的粘接力,同时保证了集流体的机械强度,从而提高了二次电池的循环性能。
13、在任意实施方式中,所述集流体的拉伸强度为400-800mpa。由此进一步提高了集流体的机械强度,从而提高了二次电池的循环性能。
14、本申请第二方面提供一种制备本申请第一方面所述的集流体的方法,其包括:
15、(1)制备所述铁镍合金基底层;
16、(2)在所述铁镍合金基底层的至少一侧,制备所述铜层,得到所述集流体。
17、本申请的制备方法操作简单、成本低廉,易于大规模工业化生产。
18、在任意实施方式中,在步骤(1)中,将交替的铁板和镍板作为阳极、钛合金辊作为阴极置于电镀液a中,在0.30~0.50a/cm2的沉积电流下沉积20-40秒,然后从所述钛合金辊上剥离得到所述铁镍合金基底层。由此,更简单地获得高机械强度的铁镍合金基底层。
19、在任意实施方式中,所述电镀液a包括镍离子与铁离子,其中所述镍离子与铁离子的摩尔浓度比值为0.33-1.5。由此,更简单地获得高机械强度的铁镍合金基底层。
20、在任意实施方式中,在步骤(2)中,将铜作为阳极、所述铁镍合金基底层作为阴极置于电镀液b中,在0.20~0.40a/cm2的沉积电流下沉积5-20秒,形成所述铜层,得到所述集流体。由此,更简单地获得高机械强度和粘接力的集流体。
21、本申请第三方面提供一种负极极片,其包含本申请第一方面所述的集流体。
22、本申请第四方面提供一种二次电池,其包含本申请第三方面所述的负极极片。
23、本申请第五方面提供一种用电装置,其包括本申请第四方面所述的二次电池。
24、本申请的集流体通过将铁镍合金与铜层复合,保证集流体的机械强度的同时,提高了集流体与活性材料层的粘接力,从而提高了二次电池的循环性能。本申请的制备方法操作简单、成本低廉,易于大规模工业化生产。
1.一种集流体,其特征在于,包括铁镍合金基底层与设置在所述铁镍合金基底层的至少一侧的铜层。
2.根据权利要求1所述的集流体,其特征在于,所述铜层远离所述铁镍合金基底层一侧的表面粗糙度ra为0.5-3.0μm。
3.根据权利要求1-2任一项所述的集流体,其特征在于,所述集流体的孔隙率为10%~20%,孔径为0.2~2.0μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的集流体,其特征在于,所述铁镍合金基底层的表面粗糙度ra1为0.5-2.0μm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的集流体,其特征在于,在所述铁镍合金基底层中,铁与镍的重量比为(0.6-1.5):1,可选为(0.8-1.2):1。
6.根据权利要求1-5任一项所述的集流体,其特征在于,所述铁镍合金基底层的厚度d1与所述铜层的厚度d2满足:
7.根据权利要求6所述的集流体,其特征在于,所述d1为3-20μm,所述d2为2-10μm,所述d2可选为3-5μm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的集流体,其特征在于,所述铁镍合金基底层与所述铜层的层间粘聚力f为200-500n/m。
9.根据权利要求1-8任一项所述的集流体,其特征在于,所述集流体的拉伸强度为400-800mpa。
10.一种制备权利要求1-9中任一项所述的集流体的方法,其特征在于,包括:
11.根据权利要求10所述的制备集流体的方法,其特征在于,在步骤(1)中,将交替的铁板和镍板作为阳极、钛合金辊作为阴极置于电镀液a中,在0.30~0.50a/cm2的沉积电流下沉积20-40秒,然后从所述钛合金辊上剥离得到所述铁镍合金基底层。
12.根据权利要求10-11任一项所述的制备集流体的方法,其特征在于,所述电镀液a包括镍离子与铁离子,其中所述镍离子与铁离子的摩尔浓度比值为0.33-1.5。
13.根据权利要求10-12任一项所述的制备集流体的方法,其特征在于,在步骤(2)中,将铜作为阳极、所述铁镍合金基底层作为阴极置于电镀液b中,在0.20~0.40a/cm2的沉积电流下沉积5-20秒,形成所述铜层,得到所述集流体。
14.一种负极极片,其特征在于,包含权利要求1-9中任一项所述的集流体。
15.一种二次电池,其特征在于,包含权利要求14所述的负极极片。
16.一种用电装置,其特征在于,包括权利要求15所述的二次电池。