[發明專利]正極集流體、正極極片、電化學裝置、電動汽車及電子產品

有效

• 申請號: 202011198103.5
• 申請日: 2019-04-28
• 公開（公告）號: CN112259744B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 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: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M4/134;H01M10/0525
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 段月欣

本發明公開了一種正極集流體、正極極片、電化學裝置、電動汽車及電子產品。正極集流體包括：支撐層，在支撐層的厚度方向上具有相對的兩個表面；導電層，設置于支撐層的兩個表面中的至少一者上；其中，導電層的厚度D₁為300nm≤D₁≤2μm；正極集流體的拉伸應變大于等于3％時，導電層的方塊電阻增長率T₁滿足80％≤T₁≤300％。

本發明是基于申請號為201910351364.7、申請日為2019年04月28 日、申請人為寧德時代新能源科技股份有限公司、發明名稱為“正極集流體、正極極片及電化學裝置”的發明提出的分案申請。

技術領域

本發明屬于電化學裝置技術領域，具體涉及一種正極集流體、正極極片、電化學裝置、電動汽車及電子產品。

背景技術

鋰離子二次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，鋰離子二次電池受到穿釘等異常情況時容易造成電池內短路，此時電池產生大電流并伴隨著大量的短路產熱，容易引起電池冒煙、著火、甚至爆炸，具有較大的安全隱患。

現有技術中采用抗穿刺強度高的隔膜來避免電池發生內短路，或者通過選擇熱穩定性高的電解液和活性材料、設置散熱裝置等手段來降低電池內短路的危害性。但是現有技術不能有效控制電池的內短路及短路產熱，電池的安全性不能滿足市場上越來越高的要求。

發明內容

本發明實施例提供一種正極集流體、正極極片、電化學裝置、電動汽車及電子產品，旨在使正極集流體具有較高的穿釘安全性能，以使得電化學裝置以及包含該電化學裝置的電動汽車或消費類電子產品具有較高的安全性能。

本發明第一方面提供一種正極集流體，正極集流體包括：支撐層，在支撐層的厚度方向上具有相對的兩個表面；導電層，設置于支撐層的兩個表面中的至少一者上；其中，導電層的厚度D₁滿足300nm≤D₁≤2μm；正極集流體的拉伸應變大于等于3％時，導電層的方塊電阻增長率T₁≥ 50％。可選的，80％≤T₁≤300％。

本發明實施例提供的正極集流體中，將厚度較小的導電層設置于支撐層的至少一個表面，有利于提高電化學裝置的重量能量密度。并且，當電化學裝置發生穿釘等異常情況時，導電層產生的毛刺較傳統的金屬集流體大幅減小，減小了導電層的毛刺刺破隔膜而與對電極接觸的概率。支撐層的設置使得電化學裝置發生內短路時具有較大的短路電阻，減小短路電流及減少短路產熱。因此，采用本發明的正極集流體能提高電化學裝置的穿釘安全性能。

當正極集流體的拉伸應變大于等于3％時，導電層的方塊電阻增長率T₁≥50％，由此當電化學裝置發生穿釘等異常情況時，能更好地保證正極集流體具有較大的短路電阻，進一步從提高短路電阻、減小短路電流和降低短路產熱等方面，提高電化學裝置的穿釘安全性能。此外還可以保證在穿釘發生時，局部的導電網絡被切斷，防止電化學裝置大面積甚至整個電化學裝置發生內短路。這就可以將穿釘等造成的電化學裝置損壞局限于刺穿位點，僅形成“點斷路”，而不影響電化學裝置在一定時間內的正常工作。因此，采用本發明實施例的正極集流體，使得電化學裝置具有較高的穿釘安全性能。

本發明任意實施例中，500nm≤D₁≤1.5μm。導電層的厚度D₁適當，有利于使正極集流體更好地兼顧較高的安全性及導電性。

本發明任意實施例中，正極集流體的拉伸應變為1.5％時，導電層的方塊電阻增長率T₂≤30％。可選的，T₂≤15％。進一步可選的，T₂≤5％。正極集流體滿足上述條件，能防止導電層因拉伸形變而導致的電阻急劇增大，從而保證正極集流體具有良好的導電和集流的性能，使得電化學裝置具有低阻抗、且極化較小，從而使電化學裝置兼具較高的電化學性能。