[發明專利]一種集流體，其極片和電池

有效

• 申請號: 201711267311.4
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN109873160B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 梁成都;黃華鋒;黃起森
• 申請（專利權）人: 寧德時代新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/64
• 分類號: H01M4/64;H01M4/131;H01M10/0525
• 代理公司: 北京匯思誠業知識產權代理有限公司 11444
• 代理人: 王剛;龔敏

本申請涉及電池領域，具體地講，涉及一種集流體，其極片和電池。本申請的集流體包括絕緣層和導電層，絕緣層用于承載導電層；導電層用于承載電極活性材料層，導電層位于絕緣層的至少一個表面上，導電層的厚度為D2，D2滿足：300nm≤D2≤2μm，集流體還包括設置于導電層的至少一個表面上的保護層。本申請的集流體可提高電池異常情況下發生短路時的短路電阻，使短路電流大幅度減小，極大地降低短路產熱量，改善電池的安全性能，同時保護層可以提高導電層的機械強度，進一步提高電池的安全性能，同時還可以防止導電層被破壞，或者發生氧化、腐蝕等現象，顯著改善集流體的工作穩定性和使用壽命。

技術領域

本申請涉及電池領域，具體地講，涉及一種集流體，其極片和電池。

背景技術

鋰離子電池由于具備能量密度大、輸出功率高、循環壽命長和環境污染小等優點而被廣泛應用于電動汽車以及消費類電子產品中。然而鋰離子電池在受到擠壓、碰撞或穿刺等異常情況時很容易發生著火、爆炸，從而引起嚴重危害。因此鋰離子電池的安全問題很大程度地限制了鋰離子電池的應用和普及。

大量實驗結果表明，電池內短路是造成鋰離子電池安全隱患的根本所在。為了避免發生電池內短路，研究者們試圖改進隔膜結構、電池機械結構等。其中有些研究是從改善集流體的設計方面來提升鋰離子電池的安全性能。

當由于發生碰撞、擠壓、穿刺等異常情況而導致電池發生內短路時，電池溫度會上升；已有技術中有采用在金屬集流體的材料中加入低熔點合金的技術方案，隨著電池溫度的上升，該集流體中的低熔點合金發生熔融，從而造成極片斷路，由此切斷電流，從而改善了電池的安全性；或采用具有樹脂層兩面復合有金屬層的多層結構的集流體，隨著電池溫度的上升，當達到樹脂層的材料的熔點時，該集流體的樹脂層熔融而使極片破損，由此切斷電流，從而改善電池的安全問題。

然而已有技術中的這些方法都無法有效地阻止鋰離子電池內短路的發生，而且也無法保證在異常情況發生后電池還可以繼續工作。在上述這些改進方法中，電池發生內短路后，電池溫度依然會急劇升高，當電池溫度驟升時，若安全構件不能快速響應的話，則依然會發生不同程度的危險；而且在上述這些改進方法中，在安全構件響應后，雖然電池的安全隱患得以解決，然而電池卻無法繼續工作。

因此，有必要提供一種能在碰撞、擠壓、穿刺等異常情況發生后，有效地防止電池由于內短路的發生而引起的著火、爆炸等事故且不影響電池正常工作的集流體和電池設計。

發明內容

鑒于此，本申請提出一種集流體，其極片和電池。

第一方面，本申請提出一種集流體；包括絕緣層和導電層，所述絕緣層用于承載所述導電層；所述導電層用于承載電極活性材料層，且所述導電層位于所述絕緣層的至少一個表面上，所述集流體還包括設置于所述導電層的至少一個表面上的保護層，且所述導電層的厚度為D2，D2滿足：300nm≤D2≤2μm。

第二方面，本申請提出一種極片，包括第一方面的集流體。

第三方面，本申請提出一種電池，包含第二方面的極片。

本申請的技術方案至少具有以下有益的效果：

本申請的集流體在絕緣層表面設置具有保護層的導電層，且導電層的厚度D2滿足300nm≤D2≤2μm的條件，一方面，本申請的集流體可提高電池異常情況下發生短路時的短路電阻，使短路電流大幅度減小，從而極大地降低短路產熱量，改善電池的安全性能。另一方面，本申請集流體的保護層可以提高導電層的機械強度，進一步提高電池的安全性能，同時還可以防止導電層被破壞，或者發生氧化、腐蝕等現象，顯著改善集流體的工作穩定性和使用壽命。

在本申請可選的技術方案中，在正極集流體上，保護層設置于導電層的背離絕緣層的一面上，且材料為金屬氧化物，從而進一步提高電池在異常情況下發生短路時的短路電阻，改善電池的安全性能。

附圖說明