[發明專利]阻燃型復合集流體、電池和用電裝置

在審

• 申請號: 202211445492.6
• 申請日: 2022-11-18
• 公開（公告）號: CN115692727A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 楊開福;唐皞;劉科;張宇航;李學法;張國平
• 申請（專利權）人: 揚州納力新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M10/613;H01M10/653;H01M10/654;H01M10/052;H01M10/42;A62C3/16
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 戴志攀

本申請涉及電池技術領域，本申請提供一種阻燃型復合集流體，其包括基膜層和金屬層。基膜層包括有機聚合材料。金屬層設置于基膜層的至少一個表面上，金屬層包括在基膜層上依次層疊的第一金屬層、第二金屬層和第三金屬層。第一金屬層內具有第一金屬顆粒，第二金屬層內具有第二金屬顆粒，所述第三金屬層內具有第三金屬顆粒；第一金屬顆粒的粒徑D1、第二金屬顆粒的粒徑D2和第三金屬顆粒的粒徑D3滿足如下關系：D1≤D2，且D1＜D3。上述復合集流體能夠提高復合集流體導熱性和阻燃性，進而提高包括上述復合集流體的電池及用電裝置的安全性能。

技術領域

本申請涉及電池技術領域，特別是涉及一種阻燃型復合集流體、電池和用電裝置。

背景技術

鋰電池由于具有循環壽命長、節能環保等優勢受到了廣泛的關注。近年來，社會和國家對環境保護和節能降耗的要求越來越高，由此對鋰電池的能量密度和安全性能也提出了更高的要求。集流體是電池的重要部件之一，能夠將電極活性材料產生的電流匯集起來，以便形成較大的電流對外輸出。目前，市面上大部分的鋰電池采用鋁箔(正極)和銅箔(負極)作為集流體，但這類金屬箔集流體延展性有限且質量比重較高。此外，銅箔的價格高昂，增加了鋰電池的成本。

復合集流體能夠改善傳統金屬箔集流體存在的延展性差、質量比重大的問題。復合集流體通常包括基膜層以及設置于基膜層表面的金屬層，其中基膜層通常包括有機聚合材料，因此能夠提高集流體的延展性。金屬層包括鋁鍍層或銅鍍層，起到導電的作用。然而在傳統的復合集流體中，由于基膜層的有機聚合材料的熔點較低，導致整個復合集流體導熱性和阻燃性都比較差，在電池受熱時，復合集流體易發生燃燒，進而引起電池的起火甚至爆炸，對含有上述復合集流體的電池以及用電裝置的安全性造成嚴重影響。

因此，如何提高復合集流體的導熱性和阻燃性成為了亟待解決的問題。

發明內容

基于此，本申請提供了一種阻燃型復合集流體、電池和用電裝置，該復合集流體具有較高的導熱性和阻燃性，有利于提高含有該復合集流體的電池和用電裝置的安全性能。

本申請第一方面，提供一種阻燃型復合集流體，其包括基膜層和金屬層。基膜層包括有機聚合材料。金屬層設置于基膜層的至少一個表面上，金屬層包括在基膜層上依次層疊的第一金屬層、第二金屬層和第三金屬層。第一金屬層內具有第一金屬顆粒，第二金屬層內具有第二金屬顆粒，第三金屬層內具有第三金屬顆粒。第一金屬顆粒的粒徑D1、第二金屬顆粒的粒徑D2和第三金屬顆粒的粒徑D3滿足如下關系：D1≤D2，且D1＜D3。

本申請通過在基膜層上設置具有不同顆粒粒徑的金屬層，且靠近基膜層的第一金屬層的顆粒粒徑較小，使得第一金屬層的致密度較高，能夠有效地將基膜層的熱量導出并防止基膜層起火燃燒，進而提高了整個復合集流體的導熱性和阻燃性。進一步地，不同金屬層的顆粒粒徑滿足上述關系式，使得復合集流體中不同位置的導熱性和阻燃性存在差異，進而能夠有針對性地提高復合集流體中不同位置的導熱性和阻燃性。此外，遠離基膜層的第三金屬層中的金屬顆粒的粒徑較大，能夠提高復合集流體表面的粗糙度，有利于增強復合集流體與涂布在其表面的電極活性材料的結合強度，使得電極活性材料不易發生脫落，進而增強了復合集流體的導電性。

在其中一些實施例中，30nm≤D1≤80nm，30nm≤D2≤90nm，80nm≤D3≤120nm。

在其中一些實施例中，按照質量百分比計，第一金屬層包括99.3％～100％的第一金屬顆粒，第二金屬層包括99.1％～100％的第二金屬顆粒，第三金屬層包括98.7％～100％的第三金屬顆粒。

在其中一些實施例中，第二金屬層包括多個子層，多個子層在第一金屬層與第三金屬層之間依次層疊設置。第二金屬層中子層的層數為7～10。

在其中一些實施例中，第一金屬層的層數為1，第三金屬層的層數為1，金屬層的總層數為9～12。