复合集流体以及具有其的正极极片以及锂离子电池制造技术

本发明专利技术提出了一种复合集流体以及具有其的正极极片以及锂离子电池，所述复合集流体包括第一铝箔；塑料层，所述塑料层设置在所述第一铝箔的一侧；第二铝箔，所述第二铝箔设置在所述塑料层背离所述第一铝箔的一侧；安全层，所述安全层设置在所述第一铝箔背离所述塑料层的一侧的至少部分区域和/或所述第二铝箔背离所述塑料层的一侧的至少部分区域，所述安全层包括活性物质，所述活性物质包括锂铁氧化物。由此，该复合集流体安全性更高，电池能量密度高，电池重量轻，电池比能量高。电池比能量高。电池比能量高。

【技术实现步骤摘要】
复合集流体以及具有其的正极极片以及锂离子电池


[0001]本申请涉及电池
，具体地，涉及一种复合集流体以及具有其的正极极片以及锂离子电池。

技术介绍

[0002]动力电池常见的安全测试主要包括过充、过放、挤压和针刺等，其中针刺又被称为最为严苛的安全测试，针刺测试的主要目的是模拟锂离子电池在内短路情况下的安全性。引起锂离子电池内短路的因素很多，例如生产过程中的金属颗粒、低温充电产生的枝晶，过放产生的铜枝晶等都有可能会引起正负极短路，一旦发生内短路，整个电池会通过短路点进行放电，大量的能量短时间内通过短路点进行释放(最多会有70％的能量在60s内释放)，引起温度快速升高，导致正负极活性物质分解和电解液燃烧，严重的情况下会导致电池起火和爆炸。相关技术中提出了复合集流体，即两个铝箔中间设置塑料层。此方法可在一定程度上提高复合集流体针刺实验过程中的通过率，但是在进行较为严苛的针刺实验时无法通过。本申请旨在提出一种复合集流体，以解决上述问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0004]在本专利技术的一个方面，提出了一种复合集流体，包括第一铝箔；塑料层，所述塑料层设置在所述第一铝箔的一侧；第二铝箔，所述第二铝箔设置在所述塑料层背离所述第一铝箔的一侧；安全层，所述安全层设置在所述第一铝箔背离所述塑料层的一侧的至少部分区域和/或所述第二铝箔背离所述塑料层的一侧的至少部分区域，所述安全层包括活性物质，所述活性物质包括锂铁氧化物。由此，该复合集流体安全性更高，电池能量密度高，电池重量轻，电池比能量高。
[0005]根据本专利技术的一些实施例，所述安全层还包括：导电剂和粘结剂。
[0006]根据本专利技术的一些实施例，按质量百分比计，基于所述安全涂层的总质量，所述安全层包括：活性物质，88％～92％；导电剂，1.5％～2.2％；粘结剂，7％～9.8％。
[0007]根据本专利技术的一些实施例，所述锂铁氧化物包括磷酸铁锂。
[0008]根据本专利技术的一些实施例，所述磷酸铁锂为纳米颗粒，所述磷酸铁锂的粒径D
v
90＜2.0μm。
[0009]根据本专利技术的一些实施例，所述磷酸铁锂的比表面积为9～14m2/g。
[0010]根据本专利技术的一些实施例，所述安全层的厚度为1.5μm～3μm。
[0011]根据本专利技术的一些实施例，所述导电剂包括为乙炔黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管中的至少一种。
[0012]根据本专利技术的一些实施例，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚氨酯中的至少一种。
[0013]根据本专利技术的一些实施例，所述塑料层的厚度为6μm～12μm；所述第一铝箔的厚度
和所述第二铝箔的厚度分别独立地为1μm～2μm。
[0014]在本专利技术的另一个方面，提出了一种正极极片，包括前述的复合集流体。由此，该正极极片具有前述的复合集流体所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，至少具有安全性高、电池能量密度高的优点。
[0015]在本专利技术的又一个方面，提出了一种锂离子电池，包括正极极片、负极极片和隔膜，所述正极极片构造为前述的正极极片。由此，该锂离子电池具有前述的正极极片所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，至少具有安全性高、电池能量密度高、重量轻的优点。
附图说明
[0016]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0017]图1显示了本专利技术一个实施例的复合集流体的结构示意图；
[0018]图2显示了本专利技术实施例2中制备的复合集流体的示意图；
[0019]图3显示了本专利技术实施例1中制备的复合集流体的示意图。
[0020]附图标记：
[0021]10：复合集流体；100：安全层；200：第一铝箔；300：塑料层；400：第二铝箔。
具体实施方式
[0022]下面详细描述本专利技术的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0023]在本专利技术的一个方面，参考图1，提出了一种复合集流体10，包括第一铝箔200、塑料层300和第二铝箔400。塑料层300设置在第一铝箔200的一侧，第二铝箔400设置在塑料层300背离第一铝箔200的一侧，安全层100设置在第一铝箔200背离塑料层300的一侧的至少部分区域和/或第二铝箔400背离塑料层300的一侧的至少部分区域，安全层100包括活性物质，活性物质包括锂铁氧化物。由此，该复合集流体10安全性更高，电池能量密度高，电池重量轻，电池比能量高。
[0024]下面对本申请能够实现上述有益效果的原理进行详细说明：
[0025]相关技术中，为了提高锂离子电池的安全性，提出了一种复合集流体10，即两个铝箔中间包括塑料层300。在电池受到针刺或挤压时，夹层铝箔会被拉伸，由于夹层铝箔中间的塑料拉伸强度大于外等铝箔，导致拉伸过程中主要是塑料在拉伸。即使集流体被穿破，穿过隔离膜与负极接触的也是塑料，由于塑料具有优良的电绝缘性能，导致其与负极接触时不会造成电池的内部短路，从根本上杜绝热失控的发生。但是上述结构的复合集流体10在针对直径Φ5.0
‑
8.0mm针刺实验时，复合集流体10可通过针刺实验，但较为苛刻的Φ1.0mm针刺实验却无法通过。本申请提出的复合集流体10，在复合集流体10的至少一侧设置了安全层100，具有以下优势：(1)针刺实验过程中针的直径较大时(Φ为5.0mm
‑
8.0mm)，针刺穿第一铝箔200后被塑料层300包裹，避免正负极接触引起短路，进而避免热失控的链式反应；
针刺实验过程中针的直径较小时，例如钢针的直径Φ为1.0mm时，可以刺穿复合集流体10，但是由于复合集流体10的表面设置有安全层100，钢针直接与安全层100接触，即使刺穿复合集流体10，由于铝箔具有延展性，安全层100随钢针动作，避免了铝层与钢针直接接触。在此过程中，由于钢针直接与安全层100接触，复合集流体10的内阻增大，根据P＝U2/R，内阻增大后，产生的欧姆热减少，可减小锂离子电池中隔离膜在针孔处的收缩面积，进而避免正负极接触引发短路，提高电池的安全性；(2)安全层100中的活性物质包括锂铁氧化物，锂铁氧化物可作为正极活性物质，在提高电池安全性的同时，为锂离子电池提供锂离子，进而提高电池的能量密度；(3)由于复合集流体10中间为塑料层300，相较于在纯铝箔上设置安全层100，可降低复合集流体10的重量，从而对锂离子电池进行减重，提高锂离子电池的比能量。
[0026]根据本专利技术的一些实施例，安全层100还可以包括：导电剂和粘结剂。导电剂可进一步提高安全层100的导电性能，粘结剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合集流体，其特征在于，包括：第一铝箔；塑料层，所述塑料层设置在所述第一铝箔的一侧；第二铝箔，所述第二铝箔设置在所述塑料层背离所述第一铝箔的一侧；安全层，所述安全层设置在所述第一铝箔背离所述塑料层的一侧的至少部分区域和/或所述第二铝箔背离所述塑料层的一侧的至少部分区域，所述安全层包括活性物质，所述活性物质包括锂铁氧化物。2.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述安全层还包括：导电剂和粘结剂。3.根据权利要求2所述的复合集流体，其特征在于，按质量百分比计，基于所述安全涂层的总质量，所述安全层包括：活性物质，88％～92％；导电剂，1.5％～2.2％；粘结剂，7％～9.8％。4.根据权利要求1～3中任一项所述的复合集流体，其特征在于，所述锂铁氧化物包括磷酸铁锂。5.根据权利要求4所述的复合集流体，其特征在于，所述磷酸铁锂为纳米颗粒，所述磷酸铁锂的粒径D
v<...

【专利技术属性】
技术研发人员：程转霞，范天驰，牟丽莎，苟中平，
申请(专利权)人：重庆长安新能源汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：