[發(fā)明專利]具有導電功能的薄膜及其制備方法

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• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN107767993A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔駿;劉壯;張擷秋;楊世航;李霖
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳先進技術(shù)研究院;深圳市烯谷能源控股有限公司
• 主分類號: H01B5/16
• 分類號: H01B5/16;H01B13/00;H01M10/42
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44304
• 代理人: 孫偉峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池安全領(lǐng)域領(lǐng)域，尤其涉及一種具有導電功能的薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池被廣泛的應(yīng)用于電子產(chǎn)品中，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，鋰離子的能量密度、功率密度和循環(huán)壽命都有了很大的提高，但是電池的安全性能仍然是一個未解決的問題，因此電池的安全問題阻礙了鋰離子電池的發(fā)展。

鋰離子的電池的過程中，為了保持最佳的性能，通常要對其電流密度、電壓以及工作溫度給予限制。由于鋰離子電池的化學特性，使用過程中，如果出現(xiàn)過充、短路等其他問題，會可能引發(fā)一系列放熱反應(yīng)，從而造成電池內(nèi)部溫度的上升，壓力升高，最終引起電池爆炸、起火等安全問題。

目前鋰離子電池為避免上述現(xiàn)象，會在電池頂部安裝限壓開關(guān)，當電池內(nèi)壓超過額定值時開關(guān)能自動斷路，也有使用正溫度系數(shù)電阻器，當電池因過充升溫時，增大電池的內(nèi)阻，從而限制過充電流，但是在電池的內(nèi)部，壓力的上升和溫度的升高往往比電池外部更急劇，因此這些外部設(shè)備并不能及時檢測到電池的安全問題。

現(xiàn)有的從內(nèi)部解決鋰離子電池的安全問題的方案主要有三種：開發(fā)新型的隔離材料、使用電解液添加劑以及使用熱敏型集流體。其中隔離材料主要通過在溫度升高時切斷電池工作條件或者提高電池的耐熱性來實現(xiàn)對電池的保護，比如使用雙層或三層的隔離膜，比如雙層PP/PE，雙層PP/PP，三層PP/PE/PP，也有使用單層加陶瓷涂覆作為隔離材料，比如PP+陶瓷涂覆，PE+陶瓷涂覆。無論使使用哪種隔離材料，一旦啟動了保護機制，過程是不可逆的，雖然可以及時阻斷電池工作，但是電池無法繼續(xù)使用。常用的電解液添加劑有阻燃添加劑和過充電保護添加劑，添加劑的使用需要提高他們的工作電壓范圍和循環(huán)的穩(wěn)定性。雖然使用不易燃或者固態(tài)的電解液可以避免添加揮發(fā)性溶劑，但是這種電解液的離子傳導率很低，因此電池的性能會有所下降。熱敏電阻型集流體具有簡單、便攜的特點，但是由于其室溫下電導率低并且有相當大的漏電流，一直無法普及。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種可隨著溫度變化而改變導電性能的薄膜

為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種具有導電功能的薄膜，包括絕緣的薄膜基體和分布于所述薄膜基體上的若干導電微粒，當所述薄膜基體的溫度低于或等于預定溫度時，若干所述導電微粒是電導通的，當所述薄膜基體的溫度高于所述預定溫度時，所述薄膜基體膨脹使得若干所述導電微粒分開而相互絕緣。

優(yōu)選地，所述導電微粒包括刺狀基體和包覆于所述刺狀基體外表面的導電層。

優(yōu)選地，所述導電層的制作材料為石墨烯。

優(yōu)選地，所述刺狀基體為刺狀的導電金屬微粒。

優(yōu)選地，所述刺狀基體為納米刺狀鎳粉微粒。

優(yōu)選地，所述薄膜基體為聚合物薄膜。

優(yōu)選地，所述薄膜基體為聚乙烯薄膜基體或者環(huán)氧樹脂薄膜基體。

優(yōu)選地，所述導電微粒的平均粒徑范圍為0.5μm～10μm。

本發(fā)明還提供了一種具有導電功能的薄膜的制備方法，包括如下步驟：

制作導電微粒；

將所述導電微粒和薄膜基體粉末均勻混合并制作成混合物溶液；

將所述混合物溶液涂覆在基板上制作形成薄膜。

優(yōu)選地，所述導電微粒與所述薄膜基體粉末的物質(zhì)的量之比為1:10～1:2。

本發(fā)明提供的一種具有導電功能的薄膜，采用具有良好熱膨脹性材料用作薄膜基體，當溫度超過預定溫度時薄膜的導電性消失，當溫度低于預定溫度時薄膜的導電性恢復，薄膜具有可逆性和可重復利用性，適用于電池安全領(lǐng)域。本發(fā)明公開的具有導電功能的薄膜的制備方法，其制備工藝簡單，成本較低，且材料的選擇性較大，可根據(jù)工作溫度的不同選擇熱膨脹性不同的薄膜基體材料，以更好地控制導電微粒的電導通或者絕緣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的低于預定溫度時薄膜示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例的高于預定溫度時薄膜示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例的低于預定溫度時薄膜剖面圖。

圖4為本發(fā)明實施例的高于預定溫度時薄膜剖面圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。