[发明专利]一种电极极片、电化学装置及安全涂层

说明书

本发明涉及一种电极极片、电化学装置及安全涂层。该电极极片包括集流体、电极活性材料层和设置于集流体与电极活性材料层之间的安全涂层，所述安全涂层包含聚偏氟烯烃和/或聚偏氯烯烃高分子基体、导电材料和无机填料。该电极极片可以在电化学装置(例如电容器、一次电池或二次电池等)处于高温条件或发生内短路时迅速断开电路，从而改善电化学装置的高温安全性。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，更具体地说，本发明涉及一种电极极片和包括该电极极片的电化学装置。

背景技术

锂离子电池由于具备能量密度大、输出功率高、循环寿命长和环境污染小等优点而被广泛应用于电动汽车以及消费类电子产品中。然而锂离子电池在受到挤压、碰撞或穿刺等异常情况时很容易发生着火、爆炸，从而引起严重危害。因此锂离子电池的安全问题很大程度地限制了锂离子电池的应用和普及。

大量实验结果表明，电池内短路是造成锂离子电池安全隐患的根本所在。为了避免发生电池内短路，研究者们试图从许多方面来进行改进，其中包括利用PTC材料的特性来提升锂离子电池的安全性能方面的研究。PTC(Positive Temperature Coefficient)材料即正温度系数热敏材料，它具有电阻率随温度升高而增大的特性，当温度超过一定的温度时，它的电阻率呈阶跃性的迅速增高。

在利用PTC材料的特性来提升锂离子电池的安全性能方面的研究中，有些研究是在电池的电极活性材料层中添加PTC材料。当电池温度升高时，PTC材料的电阻增大，从而导致整个电极活性材料层的电阻变大，甚至使得整个电极活性材料层的导电通路被破坏，从而起到断电、阻止电化学反应继续进行的安全效果。然而在这种改进方式中，在电极活性材料层中添加的PTC材料会对电池的电化学性能产生不良的影响。

还有些研究是在电池的集流体与电极活性材料层之间单独设置PTC材料层(安全涂层)。当电池温度升高时，PTC材料层的电阻增大，从而使得集流体与电极活性材料层之间电阻增大、甚至断电，从而起到阻止电化学反应继续进行的安全效果。然而在这种改进方式中，在PTC材料层表面涂覆活性物质浆料时，浆料中的溶剂(如NMP等)会将PTC层中的PTC材料溶解，并进入上层活性物质层中，不仅使PTC层失去PTC效应，而且会恶化电性能。另外，在极片制作过程中的压实步骤中，PTC材料层极易被挤压至边缘，导致电极活性材料层与集流体直接接触，从而失去提高安全性能的作用。另外，PTC材料层的响应速度、阻断电流的效果等性能均需要大幅改善。

有鉴于此，确有必要提供一种能够解决上述问题的具有改善的安全性和电池性能(如循环性能)的极片及电池。

发明内容

本发明的一个目的在于：提供一种具有改善的安全性和电性能(如循环性能)的极片及电化学装置。

本发明的另一个目的在于：提供一种兼具良好的安全性和电性能(如循环性能)的极片及电化学装置。

本发明的进一步目的在于：提供一种具有良好的安全性、改善的电性能(如循环性能)、易加工性等优良性能的适于大规模生产和应用的极片及电化学装置。

本发明提供了一种电极极片，包括集流体、电极活性材料层和设置于集流体与电极活性材料层之间的安全涂层，所述安全涂层包含高分子基体、导电材料和无机填料，所述高分子基体是聚偏氟烯烃和/或聚偏氯烯烃高分子基体，其中基于安全涂层的总重量：所述高分子基体的重量百分比为35wt％-75wt％，优选为50wt％-75wt％；所述导电材料的重量百分比为5wt％-25wt％，优选为5wt％-15wt％；所述无机填料的重量百分比为10wt％-60wt％，优选为15wt％-45wt％。优选地，所述无机填料的显微硬度大于150MPa。

本发明还提供了一种电化学装置，其包括本发明的电极极片，所述电化学装置优选为电容器、一次电池或二次电池。