[發(fā)明專利]一種集流體、電極極片及鋰離子電池

在審

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• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113394406A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫先維;賴旭倫;陳杰;楊山;鄭明清
• 申請（專利權(quán)）人: 惠州鋰威電子科技有限公司
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M50/581;H01M4/13;H01M10/058;H01M10/0525;H01M10/42;A62C3/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 潘俊達

本發(fā)明提供了一種集流體、電極極片和鋰離子電池，包括基材和涂覆于基材至少一表面的安全涂層；安全涂層包括阻燃顆粒、耐熱添加劑、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑；阻燃顆粒在80～180℃下轉(zhuǎn)化為介于基材與安全涂層之間的絕緣層。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的集流體，在基材上涂覆具有安全性的安全涂層，該安全涂層中添加有阻燃顆粒，該阻燃顆粒在電池的正常使用溫度期間不發(fā)生變化，不會影響電池的電化學(xué)性能，而在超出電池的正常使用溫度后，達到80～180℃時會分解轉(zhuǎn)化為一層介于基材和安全涂層之間的致密絕緣層，大大阻斷活性物質(zhì)與基材的接觸，阻礙鋰離子和電子的傳遞，及時切斷短路開關(guān)，從而達到防止電池?zé)崾Э氐哪康摹?/p>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池領(lǐng)域，具體涉及一種集流體、電極極片及鋰離子電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池具有使用便捷、能量密度高、循環(huán)壽命長、環(huán)境友好等特點，從而被廣泛應(yīng)用在便攜式電子設(shè)備以及新興的新能源汽車領(lǐng)域。鋰離子電池與人們生活已經(jīng)密不可分，人們使用的任何帶有電源的設(shè)備，總是裝備有鋰離子電池，本著綠色環(huán)保的理念，在國家扶持的春風(fēng)下，鋰離子電池行業(yè)也如雨后春筍，然而鋰離子電池在高速發(fā)展的同時，產(chǎn)品質(zhì)量也參差不齊，因此有越來越多的媒體爭相報道鋰離子電池發(fā)生的爆炸、燃燒、冒煙等安全事故。隨著媒體的曝光和人們對鋰離子電池使用安全的迫切要求，鋰離子電池行業(yè)內(nèi)龍頭企業(yè)對鋰離子電池發(fā)展從高能量密度逐漸轉(zhuǎn)換為高安全和高能量兼容方向。

傳統(tǒng)解決鋰離子電池安全問題，主要有以下兩種方式：

1)一是依賴于電池管理系統(tǒng)(BMS)，通過在電池中配備復(fù)雜、有效、先進的BMS來解決電池的安全問題，然而這種方式終究治標不治本，汽車安全事故總是接踵而至。

2)通過提高隔膜的韌性同時對隔膜進行涂覆改性，提高隔膜的耐高溫性能來提高電池的安全性能，這種方式目前被廣泛應(yīng)用在安全電芯領(lǐng)域。但也仍存在一些問題：在不降低電池能量密度的前提下，這種方式的發(fā)揮往往受到限制；例如以正常5um基膜為例，為了提高安全性能，在隔膜表面涂覆2um耐高溫陶瓷，2um PMMA，電池的能量密度下降約5％，然而由于5um基膜韌性，耐高溫等性能缺陷，僅僅涂覆2um高溫陶瓷，往往不能達到安全效果；再例如電芯內(nèi)部發(fā)生短路，隔膜可以抑制前期短路的進一步擴大，但是隨著短路時間不斷加長，尤其是電芯在充放電過程，會產(chǎn)生大量的高溫，大約在80℃左右電解液就會分解產(chǎn)生大量可燃氣體，隨著溫度升高至135℃，隔膜也會造成不可逆的收縮損害，正負極完全短接，進而導(dǎo)致爆炸燃燒。

由此可見，上述兩個解決方向均無法有效解決復(fù)雜的熱失控問題。有鑒于此，確有必要提供一種解決上述問題的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于：提供一種集流體，有效解決目前復(fù)雜的熱失控問題，通過采用本發(fā)明的集流體，可以在電池短路后及時切斷短路開關(guān)，從而防止熱失控的發(fā)生。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種集流體，包括基材和涂覆于所述基材至少一表面的安全涂層；所述安全涂層包括阻燃顆粒、耐熱添加劑、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑；所述阻燃顆粒在80～180℃下轉(zhuǎn)化為介于所述基材與所述安全涂層之間的絕緣層。

優(yōu)選的，所述阻燃顆粒的重量為所述安全涂層重量的5～10％；所述耐熱添加劑的重量為所述安全涂層重量的60～80％；所述導(dǎo)電劑的重量為所述安全涂層重量的2～20％；所述粘結(jié)劑的重量為所述安全涂層重量的5～20％。

優(yōu)選的，所述阻燃顆粒的粒徑為0.1～3μm。

優(yōu)選的，所述阻燃顆粒為聚乙烯、聚丙烯、聚磷酸銨、三聚磷酸鋁、磷酸三甲苯酯、二苯磷酸酯、氫氧化鎂、氫氧化鋁和聚環(huán)戊二烯中的至少一種。

優(yōu)選的，所述耐熱添加劑的粒徑為0.1～3μm。