集流体及电池制造技术

本实用新型专利技术涉及一种集流体及电池，其包括金属箔及覆盖于所述金属箔一表面的绝缘树脂保护层，所述绝缘树脂保护层内嵌有若干纳米级无定形碳管，其中在常温下，任意相邻的两个所述纳米级无定形碳管相接触。上述集流体及电池，无需对电池的正极材料、负极材料、电解液添加剂或电池结构进行复杂的优化设计，无需改变离子电池的电化学体系，改进难度相对较小，风险较低，同时具有良好的安全性能，因此具有较强的工业实用性。

Collector and battery

The utility model relates to a collector and battery, which comprises a metal foil and covered on the metal foil insulation resin protective layer on the surface of the insulating resin layer is embedded with several protection nanometer amorphous carbon nanotubes, which under normal temperature, arbitrary two adjacent the nano amorphous carbon nanotubes contact. The collector and the battery, without the battery anode materials, cathode materials and electrolyte additives or cell structure optimization design of complex system, no need to change the electrochemical ion battery, improvement difficulty is relatively small, low risk, and has good safety, so it has strong practicability in industry.

【技术实现步骤摘要】
集流体及电池
本技术涉及电池领域，特别是涉及一种集流体及电池。
技术介绍
目前，锂离子电池广泛应用于手机、平板电脑、可穿戴设备、移动电源、电子烟、各种数码产品、电动工具、动力、储能等领域，其市场应用广、潜力大。随着锂离子电池的应用日益广泛，电池能量密度越来越高、电池容量越来越大，安全性能成为更为突出的问题。在提高电池安全性能方面，有多种技术方法和路线，包括正极材料的改进、负极材料的改进、电解液添加剂的改进、电池结构的优化设计、加工制作的控制及改进等。这些改进方法可能改变离子电池的电化学体系，改进难度相对较大，且风险较高。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种集流体及电池，能够在不改变电池的电化学体系的前提下，提高电池的安全性。一种集流体，其包括金属箔及覆盖于所述金属箔一表面的绝缘树脂保护层，所述绝缘树脂保护层内嵌有若干纳米级无定形碳管，其中在常温下，任意相邻的两个所述纳米级无定形碳管相接触。在其中一个实施例中，所述金属箔为铝箔、铜箔、钛箔、钛合金箔或镍箔。在其中一个实施例中，所述聚丙绝缘树脂保护层的厚度为1.5μm～45.6μm。在其中一个实施例中，所述聚丙绝缘树脂保护层的厚度为1.5μm～18.8μm。在其中一个实施例中，所述纳米级无定形碳管在所述绝缘树脂保护层内均匀分布。在其中一个实施例中，还包括石墨烯层。在其中一个实施例中，所述石墨烯层覆盖于所述金属箔远离所述绝缘树脂保护层的另一表面。在其中一个实施例中，所述石墨烯层设置于所述金属箔及所述绝缘树脂保护层之间。一种电池，包括正极，负极和电解液，所述正极包括正极集流体和正极活性物质，所述负极包括负极集流体，所述正极集流体和所述负极集流体中至少一个为如上述任一项所述的集流体。在其中一个实施例中，所述正极集流体为如上述任一项所述的集流体，所述绝缘树脂保护层设置于所述金属箔靠近所述正极活性物质的一表面。上述集流体及电池，无需对电池的正极材料、负极材料、电解液添加剂或电池结构进行复杂的优化设计，无需改变离子电池的电化学体系，改进难度相对较小，风险较低，同时具有良好的安全性能，因此具有较强的工业实用性。附图说明图1为本技术一实施例的集流体的结构示意图；图2a为本技术另一实施例的集流体的结构示意图；图2b为本技术又一实施例的集流体的结构示意图；图2c为本技术又一实施例的集流体的结构示意图。具体实施方式为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。例如，一种集流体，其包括金属箔及覆盖于所述金属箔一表面的绝缘树脂保护层，所述绝缘树脂保护层内嵌有若干纳米级无定形碳管，其中所述纳米级无定形碳管在所述绝缘树脂保护层内均匀分布。为了进一步说明上述集流体，一个例子是，如图1所示，集流体100包括金属箔110及绝缘树脂保护层120，其中绝缘树脂保护层覆盖于金属箔的一表面，并且绝缘树脂保护层内嵌有若干纳米级无定形碳管121，其中在常温下，任意相邻的两个所述纳米级无定形碳管相接触，使常温下绝缘树脂保护层能够导电。例如，所述集流体在常温下绝缘树脂保护层中的任意相邻的两个所述纳米级无定形碳管相接触设置，当电池温度升高，超出安全温度范围时，绝缘树脂保护层受热膨胀，嵌在绝缘树脂保护层中的纳米级无定形碳管不再紧密接触，使得集流体的内阻急剧增大，切断电流，能够防止电池进一步产生热量。能够理解，常温是指一般温度或者通常叫室温，例如，所述常温是指10℃～40℃，又如，所述常温是指15℃～30℃，又如，所述常温是指25℃。作为一种实施方式，若干纳米级无定形碳管为一层，该纳米级无定形碳管与金属箔相接触。作为一种实施方式，若干纳米级无定形碳管为至少两层，其中一层纳米级无定形碳管与金属箔相接触。例如，至少在常温下，一层纳米级无定形碳管与金属箔相接触。这样，在常温下，集流体的内阻较小，能够将电池活性物质产生的电流汇集起来，形成较大的电流对外输出。其中，上述金属箔为铝箔、铜箔、钛箔、钛合金箔或镍箔。例如，当上述集流体为正极集流体时，上述金属箔为铝箔、钛箔或钛合金箔，当上述集流体为负极集流体时，上述金属箔为铜箔或镍箔。又如，当上述集流体为正极集流体时，上述金属箔为钛箔或钛合金箔，由于钛箔或钛合金箔的抗氧化能力强、熔点高、强度大，因此使用钛箔或钛合金箔时，厚度比铝箔小，能够减小电池的厚度，而且采用钛箔或钛合金箔的电池在高电压下自放电小，能够延长电池的使用寿命。本实施例中，将纳米级无定形碳管和等规聚丙烯树脂与金属箔复合，制成集流体，可以在电池发热时，使集流体的内阻急剧升高，切断电流，防止电池进一步产生热量，从而提高电池的安全性能。其中，经过测试，上述集流体，在温度达到90～100℃时内阻能急剧升高到常温时的104～105倍，能有效提高电池的安全性能。采用上述集流体，无需对电池的正极材料、负极材料、电解液添加剂或电池结构进行复杂的优化设计，无需改变离子电池的电化学体系，改进难度相对较小，风险较低，同时具有良好的安全性能，因此具有较强的工业实用性。在一个实施例中，绝缘树脂保护层为热塑性绝缘树脂保护层。例如，绝缘树脂保护层为等规聚丙烯树脂保护层，等规聚丙烯树脂具有较好的电绝缘性和热塑性，能够在电池发热时软化膨胀，使纳米级无定形碳管分离，增加集流体的内阻，还能够在电池温度下降温后恢复原状，使纳米级无定形碳管接触，恢复集流体的导电性。而且等规聚丙烯树脂熔点高、耐热、耐腐蚀，能够抵抗电池中电解液的腐蚀。在一个实施例中，所述聚丙绝缘树脂保护层的厚度为1.5μm～45.6μm。例如，为了减小电池的厚度，使电池实现轻薄化，所述聚丙绝缘树脂保护层的厚度为1.5μm～18.8μm。又如，由于纳米级无定形碳管具有良好的导电性，为了加强常温时集流体的导电性，所述聚丙绝缘树脂保护层的厚度为29.8μm～45.6μm。又如，所述聚丙绝缘树脂保护层的厚度为20.6μm，既能加强集流体在常温下的导电性，又能减小电池的厚度。在一个实施例中，所述纳米级无定形碳管在所述绝缘树脂保护层内均匀分布。又如，所述纳米级无定形碳管在所述绝缘树脂保护层内形成若干碳管层，每一碳管层中纳米级无定形碳管的均匀分布。又如，各碳管层的厚度根据碳管层与金属箔的距离成顺序递减设置。又如，各碳管层的厚度顺序减小设置，其中靠近金属箔的碳管层的厚度最大。在一个实施例中，为了增强常温下集流体的导电性能，所述集流体还包括石墨烯层130。例如，如图2a所示，石墨烯层覆盖于所述金属箔远离所述绝缘树脂保护层的另一表面。又如，如图2b所示，石墨烯层设置于所述金属箔及所述绝缘树脂保护层之间。又如，如图2c所示，石墨烯层覆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集流体，其特征在于，包括金属箔及覆盖于所述金属箔一表面的绝缘树脂保护层，所述绝缘树脂保护层内嵌有若干纳米级无定形碳管，其中在常温下，任意相邻的两个所述纳米级无定形碳管相接触。

【技术特征摘要】
1.一种集流体，其特征在于，包括金属箔及覆盖于所述金属箔一表面的绝缘树脂保护层，所述绝缘树脂保护层内嵌有若干纳米级无定形碳管，其中在常温下，任意相邻的两个所述纳米级无定形碳管相接触。2.如权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述金属箔为铝箔、铜箔、钛箔、钛合金箔或镍箔。3.如权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述绝缘树脂保护层为聚丙烯树脂保护层，所述聚丙绝缘树脂保护层的厚度为1.5μm～45.6μm。4.如权利要求3所述的集流体，其特征在于，所述聚丙烯绝缘树脂保护层的厚度为1.5μm～18.8μm。5.如权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述纳米级无定形碳管在所述绝缘树脂保护层内均匀分布。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：崔云，
申请(专利权)人：惠州TCL金能电池有限公司，惠州泰科立集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44