[發明專利]區域化設計的極片及其電池

在審

• 申請號: 201910257780.0
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN109920975A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 何志奇
• 申請（專利權）人: 何志奇
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M2/34;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 楊千尋;馮振寧

本發明涉及電池設計技術領域，公開一種區域化設計的極片及其電池，該電池的正負極極片采用區域化的設計。極片包括集流體和設于集流體兩側的電極材料。集流體包括至少一層導通電子的導電板，導電板被分成多個區域塊，相鄰區域塊之間設有可通過發生熔斷進行限流的電子限流部分。相應的，電極材料亦可被分成多個區域塊。電子限流部分設有促進熔斷順利進行的隔液層、隔熱層，以及容納層。相鄰區域塊之間設有一層絕緣材料。極片中設有連接各區域塊的結構件，以提高極片的機械強度。本發明可限制導電板區域塊、電極材料區域塊在發生內部短路之時的電子相互導通，從而顯著降低電池的內部短路電流，避免燃燒、爆炸等災難性問題。

技術領域

本發明涉及電池設計技術領域，具體地，涉及一種區域化設計的極片和這種極片組成的電池。

背景技術

鋰離子電池在安全測試和實際使用過程中，正極、負極之間容易發生內部短路而出現起火、燃燒、爆炸，引起安全事故。為了提高鋰離子電池的安全性，設計上通常使用的方法是在殼體、電解液、隔膜、電極上采取相應的措施，以阻斷或者減小短路。例如CN2762362Y提出了在電池殼體上設置安全閥、保險絲或者熱敏電阻；CN1145233C提出了PTC電極技術。但是，以上這些方法，都不能將內部短路點與周圍電極區域有效的隔斷開來，難以減小電池整體的離子電流或者電子電流，也就難以控制涌向內部短路點的電流大小，難以顯著的降低電池，尤其是動力電池發生內部短路以后的危險性。因此，需要補充開發其他的技術方案。同時，某些其他電化學體系的裝置，也面臨著相同的技術問題。

發明內容

本發明解決的技術問題在于克服現有技術的缺陷，提供一種區域化設計的極片和這種極片組成的安全電池。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種區域化設計的極片，包括集流體和設于集流體兩側的電極材料；集流體包括至少一層導通電子的導電板，導電板被分成多個區域塊，相鄰區域塊之間設有可通過發生熔斷進行限流的電子限流部分。當電池在外部原因（例如穿刺、擠壓），或者內部原因（例如鋰枝晶穿透隔膜）形成內部短路的情況下，電池極片不同區域塊之間的電子相互導通得到有效限制，電池內部短路電流比傳統電池小很多，升溫速度大大降低，因而很難發生燃燒、爆炸等災難性問題。

一種區域化設計的極片，包括集流體和設于集流體兩側的電極材料；至少有一層電極材料被分成多個區域塊，相鄰區域塊之間設有可通過發生熔斷進行限流的電子限流部分。該設計的原理、效果，與導電板的情況類似。而且，在某些情況下，電極材料的電子體積電阻率較低，厚度又遠遠超過導電板，如果不進行區域化設計，會在電子限流部分熔斷以后，起到相鄰導電板區域塊之間的電子導通“橋梁”，使電流限制效果大打折扣；甚至因為并聯分流的基本原理，使電子限流部分的熔斷機制不能進行。在這些情況下，有必要將電極材料進行區域化設計。

區域塊可以是任意形狀；可以在與極片長度、寬度方向存在著任意夾角的兩個方向上設計區域塊。最簡單的方式，是區域塊為長方形，而且分別平行于極片的長度、寬度方向，即夾角為零。

進一步地，導電板的材質采用金屬材料、PTC材料、導電高分子中的任意一種或者組合。

進一步地，電子限流部分的材質采用金屬材料、PTC材料、摻入了PTC材料的電極材料中的任意一種或者組合。

進一步地，電子限流部分與區域塊一體式連接。即電子限流部分與區域塊原本就是一體的。

進一步地，電子限流部分通過涂覆、包覆、機械壓合、熱熔、焊接、鉚接、粘結、電鍍和蒸鍍中的任意一種方式或者其組合與區域塊相連。

進一步地，電子限流部分是通過成孔、薄化或窄化工藝形成的；成孔時相鄰孔之間的間距為0.1mm～50mm，優選0.5mm～5mm；薄化時薄化處的最小厚度，優選的，小于未薄化處的50%；窄化時窄化處的最小寬度，優選的，小于未窄化處的50%。