正极集流体、正极极片及电化学装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种正极集流体、正极极片及电化学装置。正极集流体包括：金属导电层；过充阻断激活层，设置于金属导电层的表面，过充阻断激活层包括过充阻断激活材料、粘结材料和导电材料，其中过充阻断激活材料包括酯化糖。采用本发明专利技术提供的集流体，能够提高电化学装置的过充安全性能。

Cathode collector, cathode plate and electrochemical device

【技术实现步骤摘要】
正极集流体、正极极片及电化学装置
本专利技术属于储能装置
，尤其涉及一种正极集流体、正极极片及电化学装置。
技术介绍
锂离子二次电池主要依靠锂离子在正极活性物质和负极活性物质之间的往返迁移来进行充电、放电。锂离子二次电池在使用过程中能够提供稳定的电压和电流，且使用过程绿色环保，从而被广泛地应用于各类用电设备，如手机、平板电脑、笔记本电脑、电动自行车、电动汽车等。锂离子二次电池造福人类的同时，在充电过程中出现的起火和爆炸等安全问题也时有发生，给人们的生命和财产安全带来很大威胁。基于此，提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种正极集流体、正极极片及电化学装置，旨在提高电化学装置的过充安全性能。本专利技术实施例第一方面提供一种正极集流体，正极集流体包括：金属导电层；过充阻断激活层，设置于金属导电层的表面，过充阻断激活层包括过充阻断激活材料、粘结材料和导电材料，其中过充阻断激活材料包括酯化糖。本专利技术实施例第二方面提供一种正极极片，正极极片包括根据本专利技术实施例第一方面的正极集流体；正极活性物质层，设置于正极集流体的过充阻断激活层背向金属导电层的表面。本专利技术实施例第三方面提供一种电化学装置，电化学装置包括正极极片、负极极片及隔离膜，其中，正极极片为根据本专利技术实施例第二方面的正极极片。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术实施例提供的正极集流体、正极极片及电化学装置，正极集流体包括金属导电层及设置于金属导电层的表面的过充阻断激活层，过充阻断激活层包括酯化糖类过充阻断激活材料，在电化学装置发生过充电时，能够及时切断充电电流，有效防止电化学装置发生热失控，避免引发起火、爆炸等安全问题，提高电化学装置的过充安全性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一个实施例中正极集流体的结构示意图。图2是本专利技术另一个实施例中正极集流体的结构示意图。图3是本专利技术一个实施例中正极极片的结构示意图。图4是本专利技术另一个实施例中正极极片的结构示意图。图5是本专利技术再一个实施例中正极极片的结构示意图。图6为实施例1的锂离子二次电池的电压-温度-时间曲线图。图7为对比例1的锂离子二次电池的电压-温度-时间曲线图。具体实施方式为了使本专利技术的专利技术目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本专利技术，并非为了限定本专利技术。为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。在本文的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数，“一种或多种”中“多种”的含义是两种以上。本专利技术的上述
技术实现思路
并不意欲描述本专利技术中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。正极集流体本专利技术实施例第一方面提供了一种正极集流体10，请参照图1和图2，正极集流体10包括金属导电层101及设置于金属导电层101表面的过充阻断激活层102。作为示例，过充阻断激活层102可以是设置于金属导电层101自身厚度方向相对的两个表面中的任意一者上(如图1)，也可以是设置于金属导电层101相对的两个表面上(如图2)。过充阻断激活层102包括过充阻断激活材料、粘结材料和导电材料，其中过充阻断激活材料包括酯化糖。本专利技术实施例的正极集流体10，其在金属导电层101的表面设有过充阻断激活层102，过充阻断激活层102包含酯化糖类过充阻断激活材料、粘结材料和导电材料，在电化学装置正常工作环境下，酯化糖类过充阻断激活材料的物理、化学性质稳定，并且导电材料形成连续的导电网络，使得过充阻断激活层102具有较小的电阻，保证正极集流体10具有良好的导电性能。在电化学装置发生过充电时，酯化糖类过充阻断激活材料在高温(≥60℃)和高电压(≥4.8V，相对于锂金属电位)条件下能够发生化学反应，进而引起材料的物理结构变化，这会导致过充阻断激活层102中的导电材料颗粒相分离，造成导电网络发生断裂破坏，使过充阻断激活层102的电阻急剧增大，从而及时切断充电电流，有效防止电化学装置发生热失控，避免引发起火、爆炸等安全问题，提高电化学装置的过充安全性能。过充阻断激活层102并不是通过过充阻断激活材料在高温时发生结晶度变化引起体积膨胀，来达到断开导电网络、切断充电电流的目的。过充阻断激活层102具有较高的可靠性，只要过充阻断激活层102的温度和电压达到上述阈值(即温度≥60℃；电压≥4.8V，相对于锂金属电位)，就能快速发生化学反应，使导电网络发生断裂破坏，及时切断充电电流。而对于依赖结晶度变化引起体积膨胀的材料，其在高温条件下仅发生物理变化，这种变化受材料涂层制备工艺及电化学装置制备工艺的影响较大，比如，材料涂层制备工艺中的温度及涂布速度、电化学装置中的电解液等，都会对材料的结晶度产生影响、且影响不可控，在电化学装置发生过充电时，材料很可能未被激发，不能及时切断充电电流，存在安全隐患。优选地，酯化糖的糖环上具有酯基，即糖的糖环上的一个以上仲羟基被酯化。经专利技术人的锐意研究发现，相较于糖环的侧链上具有酯基，在糖环上具有酯基的酯化糖对高温(≥60℃)和高电压(≥4.8V，相对于锂金属电位)具有较高的响应灵敏度，使得电化学装置发生过充电时，过充阻断激活层102能够快速响应，切断充电电流，更好地提高电化学装置的过充安全性能。本专利技术实施例的正极集流体10中，酯化糖可以为单酯化糖及多酯化糖中的一种或多种。单酯化糖，即糖的单酯化产物，指的是糖的一个羟基的氢原子被酰基取代的产物，优选包括糖的糖环上的一个仲羟基被酰基取代的产物。多酯化糖，即糖的多酯化产物，指的是糖的两个以上羟基的氢原子被酰基取代的产物，优选该产物的糖环上具有酯基。在一些优选的实施例中，酯化糖包括两个以上的羟基被酯化并且保留预设量羟基的糖酯化产物。酯化糖中残留的羟基在高温高电压下，能够对酯化糖类过充阻断激活材料的激活起到促进作用，及时阻断过充电流，提高过充安全性能及可靠性。进一步地，前述预设量羟基包括位于糖环上的羟基。糖在单酯化或多酯化后形成酯化糖的糖基团部分。糖可以是单糖、低聚糖、多聚糖、氨基糖、糖醇、去氧糖及糖醛酸中的一种或多种，例如是单糖、低聚糖及多聚糖中的一种或多种，再例如是低聚糖及多聚糖中的一种或多种。单糖例如包括核糖、木糖、半乳糖、甘露糖、葡萄糖及果糖中的一种或多种。低聚糖含有2～10个单糖单元，例如包括麦芽糖、乳糖、蔗糖、聚合度为2～10的低聚纤维糖、麦芽三糖、麦芽四糖、麦芽五糖、麦芽六糖、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正极集流体，其特征在于，包括：金属导电层；过充阻断激活层，设置于所述金属导电层的表面，所述过充阻断激活层包括过充阻断激活材料、粘结材料和导电材料，其中所述过充阻断激活材料包括酯化糖。

【技术特征摘要】
1.一种正极集流体，其特征在于，包括：金属导电层；过充阻断激活层，设置于所述金属导电层的表面，所述过充阻断激活层包括过充阻断激活材料、粘结材料和导电材料，其中所述过充阻断激活材料包括酯化糖。2.根据权利要求1所述的正极集流体，其特征在于，所述酯化糖的糖环上具有酯基。3.根据权利要求1所述的正极集流体，其特征在于，所述酯化糖为糖的部分或全部羟基的氢原子被酰基取代而得到的单酯化糖及多酯化糖中的一种或多种；所述糖优选包括单糖、低聚糖、多聚糖、氨基糖、糖醇、去氧糖及糖醛酸中的一种或多种，更优选包括葡萄糖、纤维素、壳聚糖及环糊精中的一种或多种；所述酰基优选包括式1至式6所示的酰基中的一种或多种：其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7各自独立地为氢原子、不饱和脂肪族基、饱和脂肪族基或芳香族基，R8为-(CH2)n-，0≤n≤8。4.根据权利要求1所述的正极集流体，其特征在于，所述酯化糖包括葡萄糖五乙酸酯、葡萄糖-1,6-二磷酸乙酯、葡萄糖-1,6-二碳酸甲酯、β-环糊精乙酸酯、β-环糊精碳酸酯、β-环糊精磷酸酯、纤维素碳酸甲酯、纤维素碳酸乙酯、纤维素磷酸甲酯、纤维素磷酸乙酯、壳聚糖碳酸甲酯、壳聚糖碳酸乙酯、壳聚糖磷酸甲酯及壳聚糖磷酸乙酯中的一种或多种。5.根据权利要求1至4任一项所述的正极集流体，其特征在于，所述过充阻断激活层中，所述过充阻断激活材料的质量百分含量为25％～45％，所述粘结材料的质量百分含量为35％～60％，所述导电材料的质量百分含量为6％～20％；优选地，所述过充阻断激活层中，所述过充阻断激活材料的质量百分含量为30％～40％，所述粘结材料的质量百分含量为45％～55％，所述导电材料的质量百分含量为6％～10％。6.根据权利要求1至5任一项所述的正极集流体，其特征在于，所述过充阻断激活层还包括辅助材料，所述辅助材料包括羧甲基纤维素钠、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、有机聚硅氧烷、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚...

【专利技术属性】
技术研发人员：於洋，
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：福建,35