[發(fā)明專利]一種電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910345708.3
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110931800B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)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: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 北京匯思誠業(yè)知識產(chǎn)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，涉及一種電池。本申請的電池包括正極極片、負極極片和電解液，正極集流體包括絕緣層和導電層，絕緣層用于承載導電層，導電層用于承載正極活性材料層，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；導電層的至少一個表面上設置有保護層；負極集流體為厚度為1μm～5.9μm的銅箔集流體。本申請的電池不僅可提高電池的安全性能，同時兼具良好的倍率性能，還可以提高電池的重量能量密度。

技術領域

本申請涉及電池領域，具體地講，涉及一種電池。

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(huán)壽命長和環(huán)境污染小等優(yōu)點而被廣泛應用于電動汽車以及消費類電子產(chǎn)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(fā)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(nèi)短路是造成鋰離子電池安全隱患的根本所在。為了避免發(fā)生電池內(nèi)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(fā)生碰撞、擠壓、穿刺等異常情況而導致電池發(fā)生內(nèi)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(fā)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(nèi)短路的發(fā)生，而且也無法保證在異常情況發(fā)生后電池還可以繼續(xù)工作。在上述這些改進方法中，電池發(fā)生內(nèi)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(fā)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(xù)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(fā)生后，有效地防止電池由于內(nèi)短路的發(fā)生而引起的著火、爆炸等事故且不影響電池正常工作的電池設計。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本申請?zhí)岢鲆环N電池，以提高電池的安全性能，同時兼具良好的倍率性能。

本申請的電池包括正極極片、負極極片和電解液，所述正極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所述正極活性材料層，所述導電層位于所述絕緣層的至少一個表面上，所述導電層的厚度為D2，D2滿足：300nm≤D2≤2μm；所述導電層的至少一個表面上設置有保護層；所述負極集流體為厚度為1μm～5.9μm的銅箔集流體。

本申請的技術方案至少具有以下有益的效果：

首先，本申請電池中的正極集流體的絕緣層不導電，因此其電阻較大，可以提高電池在異常情況下發(fā)生短路時的短路電阻，使短路電流大幅度減小，因此可極大地降低短路產(chǎn)熱量，從而改善電池的安全性能；同時本申請電池的正極集流體通過采用設置有較小厚度的導電層的絕緣層代替?zhèn)鹘y(tǒng)的純金屬箔集流體，還可以提高電池的重量能量密度；

其次，本申請電池的正極集流體上還設置有保護層，該導電層一方面可以保證集流體能夠為電極活性材料層提供電子，即起到導電和集流的作用，另一方面保護層還可以整體提高集流體的機械強度，進一步提高電池的安全性能，同時還有效防止導電層被破壞，或者發(fā)生氧化、腐蝕等現(xiàn)象，顯著改善集流體的工作穩(wěn)定性和使用壽命。

最后，本申請電池的正極集流體雖然可以改善電池的安全性能，但其導電性能較傳統(tǒng)鋁箔集流體差，因此本申請的電池的負極集流體采用厚度為1μm～5.9μm的銅箔集流體，從而可以保證電池的倍率性能，且可以防止負極析鋰。