[发明专利]一种含PTC涂层的集流体及含该集流体的锂离子电池

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域。本发明公开了一种含PTC涂层的集流体，集流体的正反面均设有PTC涂层，PTC涂层的厚度为1～10μm，PTC涂层由PTC浆料涂覆在集流体上经烘干后制得；PTC浆料的粘度为100～3500mPa·s，其由高分子粉体、导电剂、无机微粉和溶剂等原料制得；本发明还公开了一种含该集流体的锂离子电池。本发明能够提高锂离子电池使用过程中的安全性能，尤其是提高锂离子电池的耐针刺性能；同时对锂离子电池的常温性能无影响。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种含PTC涂层的集流体及含该集流体的锂离子电池。

背景技术

近年来，便携式电子产品、电动汽车、储能电站等领域的快速发展，对能量贮存技术提出了更高的要求。锂离子电池由于其高的能量密度而成为这些领域的首要选择，并且其能量密度也越来越高。伴随着锂离子电池能量密度越来越高，它面临的安全问题越来越严峻，已经严重限制了高能量密度锂离子电池的终端使用。锂离子电池的安全问题主要是由于电池热失控产生的。电池内部因为异常产热反应，导致电池内部温度持续升高，继而引发更多产热副反应，导致电池起火甚至爆炸，从而严重威胁使用者的生命财产安全。

为了改善这一问题，人们采用各种策略来提高锂离子电池的安全特性。目前主要采用以下改进技术：一是通过陶瓷涂层提高隔膜的热稳定性，避免因为隔膜热收缩而引起正负极接触，从而减缓热失控反应；二是利用具有正温度系数（PTC）的材料，利用其温度效应，在温度升高时提高内阻，从而及时阻断各类副反应，提高电池的安全特性。

如中国专利公布号CN104269509A，专利公布日2015年1月7日，公开了一种锂电池用陶瓷涂覆隔膜及其制备方法，其包括陶瓷涂层和基材隔膜，陶瓷涂层由水性陶瓷涂覆浆料均匀涂敷在基材隔膜表面制成，陶瓷涂覆浆料中包括10～30wt％的氧化铝、0.5～3wt％的粘接剂、0.2～1.0wt％的添加剂和0.01～0.1wt％的助剂，氧化铝为粒径比D1/D2为0.10～0.20的纳米氧化铝粉体；本发明的技术方案的陶瓷涂覆隔膜热安全性提高、对电解液润湿能力强，应用在锂电池上可以提高电池的循环寿命；但是涂覆陶瓷的隔膜仅仅只能提高隔膜的热稳定性，并不能阻断产热副反应，因此改善效果有限，目前仅能解决能量密度不超过200Wh/kg电池的安全问题，无法广泛使用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种能够提高锂离子电池安全性能并且不影响锂离子电池常温性能的含PTC涂层的集流体；

本发明还提供了一种含有含PTC涂层集流体的锂离子电池。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种含PTC涂层的集流体，包括集流体，集流体的正反面均设有PTC涂层，PTC涂层的厚度为1～10μm，PTC涂层由PTC浆料涂覆在集流体上经烘干后制得；PTC浆料的粘度为100～3500mPa·s，其由以下重量份的原料制得：高分子粉体1份，导电剂1～20份，无机微粉1～20份，溶剂30～3100份；高分子粉体为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚氨酯或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种；导电剂为炭黑、碳纳米管、气相沉积碳纤维、石墨、导电氧化物中的一种或多种；无机微粉为钛酸钡、锶掺杂钛酸钡、钽掺杂钛酸钡、铌掺杂钛酸钡中的一种或多种；溶剂为氯仿、N-甲基吡咯烷酮、丙酮中的一种。