[发明专利]正极极片及包括该正极极片的电化学装置

说明书

本发明提供一种正极极片及包括该正极极片的电化学装置。所述正极极片包括：正极集流体，置于所述正极集流体的至少一个表面上的正极活性材料层，以及置于所述正极活性材料层与所述正极集流体之间的安全层。其中，所述安全层包括粘结物质、导电物质和特殊敏感物质；所述特殊敏感物质为至少一种聚多糖酯化产物，其中单糖单元的酯化程度为35％～98％。使用本发明的正极极片制备的电化学装置，具有明显改进的安全性和电性能(如循环性能)。

技术领域

本发明涉及电化学，尤其涉及一种正极极片及包括该正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。然而锂离子电池在过度充电过程中有时会出现起火和爆炸等安全性问题，给人们的生命和财产安全带来很大威胁。此外，锂离子电池的循环使用率也一直受到质疑。

锂离子电池过度充电通常会引起其电性能的恶化，造成负极析锂，循环和容量等电性能明显下降，严重时会造成电池内短路。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(Positive Temperature Coefficient)材料的特性来提高锂离子电池的安全性能方面的研究。PTC材料又称作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，当温度超过一定温度时，它的电阻率呈阶跃性的迅速增高。

已知为了提高锂离子电池的安全性，通常在电池的活性材料层中添加PTC材料。当电池温度升高时，PTC材料的电阻增大，从而导致整个活性材料层的电阻变大，甚至使得整个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。然而试验表明，在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影响。

还有研究报道，可在锂离子电池的集流体与活性材料层之间单独设置PTC材料层。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。然而根据这种改进方式，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，而且会恶化锂离子电池的电性能。另外，在极片制作过程的压实步骤中，PTC材料层极易被挤压至边缘，导致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。此外，PTC材料层的响应速度、阻断电流的效果等性能均需大幅改善。

发明内容

本发明部分实施例提供了一种具有改进的安全性和电性能(如循环性能)的正极极片与包括该正极极片的电化学装置。

一方面，本发明提供一种正极极片，包括：正极集流体，置于所述正极集流体的至少一个表面上的正极活性材料层，以及置于所述正极活性材料层与所述正极集流体之间的安全层。其中，所述安全层包括粘结物质、导电物质和特殊敏感物质；所述特殊敏感物质包括至少一种聚多糖酯化产物，其中单糖单元的酯化程度为35％～98％。

另一方面，本发明提供一种电化学装置，包括本发明第一方面所述的正极极片。

根据本发明，当发生过充电时，过高的电压和一定的温度会导致正极极片的安全层中的特殊敏感物质发生降解，进而破坏安全层中的导电网络、阻断正极集流体与正极活性材料层之间的电子导通，实现及时切断充电电流、有效防止电化学装置发生热失控，避免了引发起火、爆炸等安全问题，大大提高了电化学装置的过充安全性能。与使用传统PTC材料作为安全层或者含有PTC材料的活性材料层的正极极片及电化学装置相比，本发明中的正极极片及包括该正极极片的电化学装置，在过高的电压和一定的温度下首先发生化学变化，而非物理变化，响应更快，响应电压可控，具有更佳的过充安全性和可靠性，并能提升电化学装置的电性能(如循环性能)。

附图说明