一种电池制造技术

本申请涉及电池领域，具体地讲，涉及一种电池。本申请的电池包括正极极片、负极极片和电解液，正极集流体包括绝缘层和导电层，绝缘层用于承载导电层，导电层用于承载正极活性材料层，导电层位于绝缘层的至少一个表面上，导电层的厚度为D2，D2满足：300nm≤D2≤2μm；导电层的至少一个表面上设置有保护层；负极集流体为厚度为6μm～12μm的铜箔集流体。本申请的电池不仅可提高电池的安全性能，同时兼具良好的倍率性能，还可以提高电池的重量能量密度。

A battery

The present application relates to the battery field, in particular to a battery. The battery in this application includes positive plate, negative plate and electrolyte, positive collector fluid includes insulating layer and conductive layer, insulating layer is used for carrying conductive layer, conductive layer is used for carrying positive active material layer, conductive layer is located on at least one surface of insulating layer, the thickness of conductive layer is D2, D2 satisfies: 300nm < D2 < 2um; at least one surface of conductive layer is provided with protective layer. The negative collector is a copper foil collector with a thickness of 6 to 12 microns. The battery can not only improve the safety performance of the battery, but also have good rate performance, and can also improve the weight and energy density of the battery.

【技术实现步骤摘要】
一种电池
本申请涉及电池领域，具体地讲，涉及一种电池。
技术介绍
锂离子电池由于具备能量密度大、输出功率高、循环寿命长和环境污染小等优点而被广泛应用于电动汽车以及消费类电子产品中。然而锂离子电池在受到挤压、碰撞或穿刺等异常情况时很容易发生着火、爆炸，从而引起严重危害。因此锂离子电池的安全问题很大程度地限制了锂离子电池的应用和普及。大量实验结果表明，电池内短路是造成锂离子电池安全隐患的根本所在。为了避免发生电池内短路，研究者们试图改进隔膜结构、电池机械结构等。其中有些研究是从改善集流体的设计方面来提升锂离子电池的安全性能。当由于发生碰撞、挤压、穿刺等异常情况而导致电池发生内短路时，电池温度会上升；已有技术中有采用在金属集流体的材料中加入低熔点合金的技术方案，随着电池温度的上升，该集流体中的低熔点合金发生熔融，从而造成极片断路，由此切断电流，从而改善了电池的安全性；或采用具有树脂层两面复合有金属层的多层结构的集流体，随着电池温度的上升，当达到树脂层的材料的熔点时，该集流体的树脂层熔融而使极片破损，由此切断电流，从而改善电池的安全问题。然而已有技术中的这些方法都无法有效地阻止锂离子电池内短路的发生，而且也无法保证在异常情况发生后电池还可以继续工作。在上述这些改进方法中，电池发生内短路后，电池温度依然会急剧升高，当电池温度骤升时，若安全构件不能快速响应的话，则依然会发生不同程度的危险；而且在上述这些改进方法中，在安全构件响应后，虽然电池的安全隐患得以解决，然而电池却无法继续工作。因此，有必要提供一种能在碰撞、挤压、穿刺等异常情况发生后，有效地防止电池由于内短路的发生而引起的着火、爆炸等事故且不影响电池正常工作的电池设计。
技术实现思路
鉴于此，本申请提出一种电池，以提高电池的安全性能，同时兼具良好的倍率性能。本申请的电池包括正极极片、负极极片和电解液，所述正极集流体包括绝缘层和导电层，所述绝缘层用于承载所述导电层，所述导电层用于承载所述正极活性材料层，所述导电层位于所述绝缘层的至少一个表面上，所述导电层的厚度为D2，D2满足：300nm≤D2≤2μm；所述导电层的至少一个表面上设置有保护层；所述负极集流体为厚度为6μm～12μm的铜箔集流体。本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：首先，本申请电池中的正极集流体的绝缘层不导电，因此其电阻较大，可以提高电池在异常情况下发生短路时的短路电阻，使短路电流大幅度减小，因此可极大地降低短路产热量，从而改善电池的安全性能；同时本申请电池的正极集流体通过采用设置有较小厚度的金属层的绝缘层代替传统的纯金属箔集流体，还可以提高电池的重量能量密度；其次，本申请电池的正极集流体上还设置有保护层，该导电层一方面可以保证集流体能够为电极活性材料层提供电子，即起到导电和集流的作用，另一方面保护层还可以整体提高集流体的机械强度，进一步提高电池的安全性能，同时还有效防止导电层被破坏，或者发生氧化、腐蚀等现象，显著改善集流体的工作稳定性和使用寿命。最后，本申请电池的正极集流体虽然可以改善电池的安全性能，但其导电性能较传统铝箔集流体差，因此本申请的电池的负极集流体采用厚度为6μm～12μm的铜箔集流体，从而可以保证电池的倍率性能，且可以防止负极析锂。本申请的电池不仅可提高电池的安全性能，同时兼具良好的倍率性能，还可以提高电池的重量能量密度。附图说明图1为本申请某一具体实施方式的正极集流体的结构示意图；图2为本申请又一具体实施方式的正极集流体的结构示意图；图3为本申请又一具体实施方式的正极集流体的结构示意图；图4为本申请又一具体实施方式的正极集流体的结构示意图；图5为本申请某一具体实施方式的正极极片的结构示意图；图6为本申请又一具体实施方式的正极极片的结构示意图；图7为本申请一次穿钉实验的示意图；图8为电池1#和电池4#在一次穿钉实验后的温度变化曲线；图9为电池1#和电池4#在一次穿钉实验后的电压变化曲线。其中：1-正极极片；10-正极集流体；101-正极绝缘层；102-正极导电层；103-正极保护层；11-正极活性材料层；2-负极极片；20-负极集流体；21-负极活性材料层；3-隔膜；4-钉子。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。下面对本申请实施例提出的电池的结构和性能进行详细描述。本申请实施例涉及一种电池，包括正极、隔离膜、负极和电解液。在正极极片中，正极极片包括正极集流体和正极活性材料层。下面详细描述本专利技术实施例电池中的正极集流体。本专利技术实施例电池中的正极集流体包括绝缘层和导电层，绝缘层用于承载导电层，导电层用于承载正极活性材料层，导电层位于绝缘层的至少一个表面上，导电层的厚度为D2，D2满足：300nm≤D2≤2μm。本申请实施例采用的正极集流体中的导电层一方面可以满足集流体为电极活性材料层提供电子，起到导电和集流的作用的要求，整体提高集流体的机械强度，另一方面，导电层的厚度为D2，D2满足：300nm≤D2≤2μm。电池的内阻通常包括电池欧姆内阻和电池极化内阻，其中活性物质电阻、集流体电阻、界面电阻、电解液组成等均会对电池内阻产生较明显的影响。在异常情况下发生短路时，由于发生内短路，电池的内阻会大大降低。因此增大集流体的电阻，可增大电池短路后的内阻，由此改善电池的安全性能。在现有的锂离子电池中，当在异常情况下发生电池内短路时，瞬间产生大电流，并伴随着大量的短路产热，这些热量通常还会引发正极铝箔集流体处的铝热反应，进而使电池发生着火、爆炸等。在本申请实施例中，通过采用具有绝缘层支撑、且具有特定厚度的导电层的特殊集流体从而解决了上述技术问题。在本专利技术实施例的正极集流体中，绝缘层不导电，因此其电阻较大，可以提高电池在异常情况下发生短路时的短路电阻，使短路电流大幅度减小，因此可极大地降低短路产热量，从而改善电池的安全性能。同时，本专利技术特定的厚度可以进一步保证该集流体具有较大的电阻，当导电层为铝时，还可显著降低正极集流体的铝热反应，显著降低电池在发生内短路时的电池升温，从而保证电池具有良好的安全性能。可选的，绝缘层的材料选自有机聚合物绝缘材料。有机聚合物比金属的密度小，重量轻，从而可以进一步保证电池具有较高的重量能量密度。并且，金属层采用厚度较小的金属层，可进一步提高电池的重量能量密度。并且由于绝缘层可以对位于其表面的导电层起到良好的承载和保护作用，因而不易产生传统集流体中常见的极片断裂现象。其中，有机聚合物绝缘材料选自聚酰胺(Polyamide，简称PA)、聚对苯二甲酸酯(Polyethyleneterephthalate，简称PET)、聚酰亚胺(Polyimide，简称PI)、聚乙烯(Polyethylene，简称PE)、聚丙烯(Polypropylene，简称PP)、聚苯乙烯(Polystyrene，简称PS)、聚氯乙烯(Polyvinylchloride，简称PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrilebutadienestyrenecopolymers，简称ABS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(Polybutyleneterephthalat，简称PBT)、聚对苯二甲酰对苯二胺(Poly-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池，包括正极极片、负极极片和电解液，所述正极极片包括正极集流体和正极活性材料层，所述负极极片包括负极集流体和负极活性材料层，其特征在于：所述正极集流体包括绝缘层和导电层，所述绝缘层用于承载所述导电层，所述导电层用于承载所述正极活性材料层，所述导电层位于所述绝缘层的至少一个表面上，所述导电层的厚度为D2，D2满足：300nm≤D2≤2μm；所述导电层的至少一个表面上设置有保护层；所述负极集流体为厚度为6μm～12μm的铜箔集流体。

【技术特征摘要】
1.一种电池，包括正极极片、负极极片和电解液，所述正极极片包括正极集流体和正极活性材料层，所述负极极片包括负极集流体和负极活性材料层，其特征在于：所述正极集流体包括绝缘层和导电层，所述绝缘层用于承载所述导电层，所述导电层用于承载所述正极活性材料层，所述导电层位于所述绝缘层的至少一个表面上，所述导电层的厚度为D2，D2满足：300nm≤D2≤2μm；所述导电层的至少一个表面上设置有保护层；所述负极集流体为厚度为6μm～12μm的铜箔集流体。2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述导电层选自金属导电材料，所述金属导电材料优选铝、铜、镍、钛、银、镍铜合金和铝锆合金中的至少一种；所述保护层的材料选自金属氧化物，所述金属氧化物优选氧化铝、氧化钴、氧化铬和氧化镍中的至少一种。3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述保护层设置于所述导电层的背离所述绝缘层的一面上。4.根据权利要求1或3所述的电池，其特征在于，所述保护层设置于所述导电层的朝向所述绝缘层的一面上。5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述保护层的厚度为D3，D3满足：D3≤1/10D2且1nm≤D3≤200nm，优选10nm≤D3≤50nm。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁成都，黄华锋，黄起森，
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