[發明專利]一種相變控溫式電極及其制備方法與鋰離子電池

有效

• 申請號: 202010158637.9
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111430709B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 黃宏波;路華;李鵬;張洪濤
• 申請（專利權）人: 深圳航美新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M10/613;H01M10/615;H01M10/654;H01M10/659;H01M4/133;H01M4/136;H01M4/58;H01M4/587;H01M10/0525;H01M4/1393;H01M4/1397
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 朱陽波;王永文

本發明公開了一種相變控溫式電極及其制備方法與鋰離子電池。其中，所述相變控溫式電極包括：集流體、包覆在所述集流體上的相變微膠囊層；所述相變微膠囊層由如下組分制備得到，按重量份計，包括：相變微膠囊50～300份、電極活性材料800～1000份、導電材料20～100份、粘合劑20～50份、溶劑1500～2500份。本發明所述的相變控溫式電極的表面包覆有相變微膠囊層，所述相變微膠囊層具有較高的相變儲熱焓值，能使電池電極片在過熱的條件下，吸收多余熱量，消除熱量峰值；而在外部環境溫度較低情況下，所述相變微膠囊層又可以將儲存的熱量釋放，對電池加熱避免低溫對電池工況的不利影響。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種相變控溫式電極及其制備方法與鋰離子電池。

背景技術

隨著鋰電能源行業的快速發展，追求高比能量密度、高充放電倍率已經成為一種趨勢。然而，隨之而來的鋰電池熱管理及安全問題也需亟待解決。譬如鋰離子電池組在充放電過程中會產生大量熱量，特別是在快速充電、大功率放電的條件下，電芯溫度會急劇上升。根據行業相關測試，鋰電池在超過60℃的溫度情況下，會嚴重影響其循環壽命，并加大了溫度失控自燃的風險。因此，如何及時將熱量排出是電池熱管理技術中的關鍵問題。

風冷、液冷等傳統的熱管理方式存在結構復雜、成本高、占用空間大等諸多缺陷，而利用相變材料吸放熱的被動熱管理方式則越來越備受青睞。

相變材料又稱潛熱儲能材料，是一種利用材料本身相態變化，被動式地從周圍環境中吸收或釋放大量熱量，從而達到儲存熱量、提高能源利用率的功能材料。其中，相變微膠囊是以氨基樹脂、苯乙烯類樹脂、PMMA樹脂等有機樹脂或二氧化硅、明膠等無機材料為壁材，以相變材料為囊芯的微膠囊顆粒。相比單純相變材料，相變微膠囊是更安全更穩定的潛熱儲能材料，相變融化后相變材料泄漏率極低。

目前相變材料在鋰電池內部正負極片的熱管理應用技術較少，而且還不成熟，比如存在相變材料相變溫度過高，與正負極漿料相容性差、易泄露的不足。實際上，正負極耳是鋰電池發熱最嚴重的部位，特別對于大功率電池和動力電池。然而現有正負極片并不能很好地解決鋰電池正負極耳的發熱難題。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種相變控溫式極片及其制備方法與鋰離子電池，旨在解決現有鋰電池中電極片發熱的問題。

一種相變控溫式電極，其中，包括：集流體、包覆在所述集流體上的相變微膠囊層；

所述相變微膠囊層由如下組分制備得到，按重量份計，包括：

相變微膠囊50～300份、電極活性材料800～1000份、導電材料20～100份、粘合劑20～50份、溶劑1500～2500份。

所述的相變控溫式電極，其中，所述相變微膠囊層的厚度為50～125μm。

所述的相變控溫式電極，其中，所述相變微膠囊的相變溫度為25～100℃；

所述相變微膠囊的相變焓值為100～200J/g。

所述的相變控溫式電極，其中，所述相變微膠囊的粒徑為0.1～20μm。

所述的相變控溫式電極，其中，所述相變微膠囊包括囊芯和包覆在所述囊芯上的壁材；

所述囊芯為石蠟、聚乙二醇、脂肪酸中的一種或幾種；

所述壁材為密胺樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、聚脲樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚酰胺樹脂、環氧樹脂、硅酸鈣、二氧化硅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氧化鈦、氧化鋯中的一種或幾種。

所述的相變控溫式電極，其中，所述電極活性材料為正極活性材料或負極活性材料；