[发明专利]一种集流体、电极极片及锂离子电池

说明书

本发明提供了一种集流体、电极极片和锂离子电池，包括基材和涂覆于基材至少一表面的安全涂层；安全涂层包括阻燃颗粒、耐热添加剂、导电剂和粘结剂；阻燃颗粒在80～180℃下转化为介于基材与安全涂层之间的绝缘层。相比于现有技术，本发明的集流体，在基材上涂覆具有安全性的安全涂层，该安全涂层中添加有阻燃颗粒，该阻燃颗粒在电池的正常使用温度期间不发生变化，不会影响电池的电化学性能，而在超出电池的正常使用温度后，达到80～180℃时会分解转化为一层介于基材和安全涂层之间的致密绝缘层，大大阻断活性物质与基材的接触，阻碍锂离子和电子的传递，及时切断短路开关，从而达到防止电池热失控的目的。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种集流体、电极极片及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有使用便捷、能量密度高、循环寿命长、环境友好等特点，从而被广泛应用在便携式电子设备以及新兴的新能源汽车领域。锂离子电池与人们生活已经密不可分，人们使用的任何带有电源的设备，总是装备有锂离子电池，本着绿色环保的理念，在国家扶持的春风下，锂离子电池行业也如雨后春笋，然而锂离子电池在高速发展的同时，产品质量也参差不齐，因此有越来越多的媒体争相报道锂离子电池发生的爆炸、燃烧、冒烟等安全事故。随着媒体的曝光和人们对锂离子电池使用安全的迫切要求，锂离子电池行业内龙头企业对锂离子电池发展从高能量密度逐渐转换为高安全和高能量兼容方向。

传统解决锂离子电池安全问题，主要有以下两种方式：

1)一是依赖于电池管理系统(BMS)，通过在电池中配备复杂、有效、先进的BMS来解决电池的安全问题，然而这种方式终究治标不治本，汽车安全事故总是接踵而至。

2)通过提高隔膜的韧性同时对隔膜进行涂覆改性，提高隔膜的耐高温性能来提高电池的安全性能，这种方式目前被广泛应用在安全电芯领域。但也仍存在一些问题：在不降低电池能量密度的前提下，这种方式的发挥往往受到限制；例如以正常5um基膜为例，为了提高安全性能，在隔膜表面涂覆2um耐高温陶瓷，2um PMMA，电池的能量密度下降约5％，然而由于5um基膜韧性，耐高温等性能缺陷，仅仅涂覆2um高温陶瓷，往往不能达到安全效果；再例如电芯内部发生短路，隔膜可以抑制前期短路的进一步扩大，但是随着短路时间不断加长，尤其是电芯在充放电过程，会产生大量的高温，大约在80℃左右电解液就会分解产生大量可燃气体，随着温度升高至135℃，隔膜也会造成不可逆的收缩损害，正负极完全短接，进而导致爆炸燃烧。

由此可见，上述两个解决方向均无法有效解决复杂的热失控问题。有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。

发明内容

本发明的目的之一在于：提供一种集流体，有效解决目前复杂的热失控问题，通过采用本发明的集流体，可以在电池短路后及时切断短路开关，从而防止热失控的发生。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种集流体，包括基材和涂覆于所述基材至少一表面的安全涂层；所述安全涂层包括阻燃颗粒、耐热添加剂、导电剂和粘结剂；所述阻燃颗粒在80～180℃下转化为介于所述基材与所述安全涂层之间的绝缘层。

优选的，所述阻燃颗粒的重量为所述安全涂层重量的5～10％；所述耐热添加剂的重量为所述安全涂层重量的60～80％；所述导电剂的重量为所述安全涂层重量的2～20％；所述粘结剂的重量为所述安全涂层重量的5～20％。

优选的，所述阻燃颗粒的粒径为0.1～3μm。

优选的，所述阻燃颗粒为聚乙烯、聚丙烯、聚磷酸铵、三聚磷酸铝、磷酸三甲苯酯、二苯磷酸酯、氢氧化镁、氢氧化铝和聚环戊二烯中的至少一种。

优选的，所述耐热添加剂的粒径为0.1～3μm。