本申请涉及一种电极极片、含有该电极极片的二次电池、电池模块、电池包及用电装置。具体地，本申请中提供的二次电池包括电极极片，电极极片包括集流体以及功能层。在集流体表面的至少一部分设置凸起部和凹陷部，并在一部分凹陷部中设置功能层以在温度大于等于80℃时，产生阻隔所述集流体以及活性物质层的效果，从而增大电极极片的电阻率，进一步保证二次电池的安全性能。同时，设置凹凸状集流体可以在常温下改善功能层导致活性物质层与集流体不能直接接触的问题，拥有较小的阻值。拥有较小的阻值。拥有较小的阻值。
【技术实现步骤摘要】
电极极片、含有该电极极片的二次电池、电池模块、电池包及用电装置
[0001]本申请属于电化学
更具体地说，本申请涉及一种电极极片及含有该电极极片的二次电池、电池模块、电池包及用电装置。
技术介绍
[0002]二次电池因具有重量轻、能量密度高、无污染、无记忆效应、使用寿命长等突出特点，从而得到了广泛应用。随着人们对二次电池能量储存技术的要求越来越高，二次电池的能量密度也越来越高，与之而来的安全隐患也变得尤为突出。以锂离子电池为例，影响其安全风险的因素有很多。概括而言，所述因素主要包括机械滥用、电滥用和热滥用三类，表现形式主要为机械滥用及电滥用引发电池内部异常电流或副反应发生，从而导致内部异常温升，最终造成热失控，爆炸甚至起火。
[0003]有鉴于此，有必要提供一种能够改善上述问题的电极极片。
技术实现思路
[0004]技术问题
[0005]为了改善上述安全性问题，已经报道了很多方法。其中，通过制备位于集流体与活性物质层之间、并由含有正温度系数(PTC)材料构成的防护涂层的方法，受到了广泛关注。PTC材料在升温至居里温度附近时，其电阻率呈现阶跃式上升。利用这一特性，可以阻断异常电流的发生，避免热量的急剧释放。然而，在实际应用中，电池的室温内阻为mΩ级别，而PTC材料涂层的附加会显著提高电池整体的内阻，从而严重恶化电池容量及功率性能的发挥。尽管有许多专利(例如请参照下述专利文献：99811515.0、201320203851.7、201410661206.9、201510022749.0、201611208300.4、2016211863080.0、201710241644.3、201811297349.0、201910442726.3和201820838120.2)已经报道了，可以通过添加导电剂(如碳材料)缓解上述问题，但是由于一般导电剂的电阻值对温度不敏感，因此这严重损害PTC材料在高温时对电池的保护作用。
[0006]鉴于现有技术中存在的上述技术问题，本申请旨在提供一种电极极片及含有该电极极片的二次电池、电池模块、电池包及用电装置，上述电极极片可以使得二次电池、电池模块、电池包及用电装置在常温下具有良好的容量及功率性能，同时在高温下具有优异的安全性能。
[0007]技术方案
[0008]为实现上述专利技术目的，本申请的第一方面提供一种电极极片，所述电极极片包括：集流体，所述集流体的表面的至少一部分包括多个凸起部和多个凹陷部；功能层，所述功能层设置于所述多个凹陷部的至少一部分中，和活性物质层，所述活性物质层以与所述集流体和所述功能层相接触的方式覆盖于所述集流体和所述功能层上，其中所述功能层包括选自聚合物材料和PTC材料(正温度系数材料)中的至少一种。
[0009]所述功能层用于在温度大于等于80℃时增大电极极片的电阻率。在使用过程中，随着温度升高至大于等于80℃，功能层增大电极极片的电阻率，从而保证二次电池的安全性能。所述功能层增大电极极片的电阻率可以包括两种方式：所述功能层在温度升高至大于等于80℃时发生膨胀(例如所述功能层包含聚合物材料时)，并且所述凸起部由于比表面积相对较大而在表面张力的作用下具有收缩的趋势，由此造成所述集流体与活性物质层脱离接触；或者是，所述功能层在温度升高至大于等于80℃时电阻率显著增大(例如所述功能层包含PTC材料时)，从而显著减少所述集流体与活性物质层之间的电连接。所述功能层可选地在80℃
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250℃时增大电极极片的电阻率；可选地，所述功能层用于在80℃
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150℃时增大电极极片的电阻率。
[0010]此外，具有凹凸部的集流体可以在常温下改善由于使用功能层而导致的活性物质层与集流体不能直接接触的问题，并使电池具有较小的内阻值。此外，具有凹凸部的集流体可保证电池兼具高温时的较高电阻率及室温时的较低电阻率，在保证高温时电池安全性能的前提下，减少对室温下电池容量及功率的影响。
[0011]在根据第一方面的可选的实施例中，所述集流体的所述表面的表面粗糙度Ra≥1μm；可选地，所述集流体的所述表面的表面粗糙度Ra为1.5μm
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10μm；进一步可选地，所述集流体的所述表面的表面粗糙度Ra为1.5μm
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6μm，1.5μm
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5μm。集流体11的所述表面的表面粗糙度Ra在1.5μm
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10μm的范围内、尤其是在1.5μm
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6μm的范围内时，更加有利于突起部与活性物质层的直接接触，同时还有利于在温度升高时(高温下)显著减少集流体与活性物质层之间的电连接。
[0012]在根据第一方面的可选的实施例中，所述聚合物材料可以包括选自聚乙烯、乙烯共聚物、聚丙烯、聚烯烃树脂、聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚酯树脂、乙丙橡胶、顺丁橡胶、聚酰胺、聚苯胺、聚苯硫醚、烯烃单体与酸酐单体共聚物，或者聚己内酯、聚丙交酯、聚戊内酯与聚氧化乙烯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚四亚甲基氧化物的共混物中的至少一种；可选地，所述聚合物材料包括聚乙烯。其中，可根据用户的需求，将聚乙烯的体积中值粒径设置为0.1μm
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10μm，可选地，将聚乙烯的体积中值粒径设置为0.1μm
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2μm。此外，将聚乙烯设置为颗粒状是有利的，这是因为颗粒容易位于集流体的凹陷部，不容易覆盖住集流体的凸起部，从而避免隔开集流体与活性物质层。
[0013]在根据第一方面的可选的实施例中，所述PTC材料可以包括选自钛酸铋改性材料(例如钛酸铋钠)、钛酸钡、钛酸钡改性材料、氧化钒和氧化钒改性材料中的至少一种；可选地，所述PTC材料包括钛酸钡。钛酸钡、以钛酸钡为基的复/混合物为较为典型的材料，该材料在温度升至其居里温度(约为120℃)附近时，其电阻率呈现阶跃式上升。利用该特性，可以显著减少异常电流的发生，避免热量的急剧释放。
[0014]在根据第一方面的可选的实施例中，所述功能层可以包括导电材料；可选地，所述导电材料包括选自导电金属材料、导电金属氧化物材料、导电金属碳化物材料、导电聚合物材料、导电碳基材料中的至少一种。
[0015]在根据第一方面的可选的实施例中，所述电极极片为选自正极极片和负极极片中的至少一种。
[0016]本申请的第二方面提供一种二次电池，其包括本申请第一方面所述的电极极片。
[0017]本申请的第三方面提供一种装置，其包括本申请第一方面所述的二次电池。
[0018]本申请中提供的电池模块、电池包和用电装置，由于包括上述的二次电池，因此在常温下也具有良好的电池容量及功率性能，同时在高温下也具有优异的安全性能。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电极极片，其特征在于,所述电极极片包括：集流体，所述集流体的表面的至少一部分包括多个凸起部和多个凹陷部；功能层，所述功能层设置于所述多个凹陷部的至少一部分中；和活性物质层，所述活性物质层以与所述集流体和所述功能层相接触的方式覆盖于所述集流体和所述功能层上；其中所述功能层包括选自聚合物材料和PTC材料中的至少一种。2.根据权利要求1所述的电极极片，其特征在于，所述集流体的所述表面的表面粗糙度Ra≥1μm，可选为1.5μm
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10μm，或1.5μm
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6μm。3.根据权利要求1或2所述的电极极片，其特征在于，所述聚合物材料包括选自聚乙烯、乙烯共聚物、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、乙丙橡胶、顺丁橡胶、聚酰胺、聚苯胺、聚苯硫醚、烯烃单体与酸酐单体共聚物，或者聚己内酯、聚丙交酯、聚戊内酯与聚氧化乙烯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚四亚甲基氧化物的共混物中的至少一种；可选地，所述聚合物材料包括聚乙烯。4.根据权利要求1
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3中任...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐怀超，吴凯，欧阳明高，梁成都，李伟，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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