一种集流体及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种集流体及其应用。本发明专利技术的集流体包括中间层及设置在中间层两个功能表面的第一导电层和第二导电层，中间层包括在25℃下，线性热膨胀系数α≥10

【技术实现步骤摘要】
一种集流体及其应用
本专利技术涉及电池
，特别涉及一种集流体及其应用。
技术介绍
锂离子电池的能量密度高、功率密度高，是一种用途非常广泛的二次电池，在消费类电子产品、电动交通工具以及储能等领域有着广阔的应用前景。然而，锂离子电池在一些滥用条件下(如针刺、挤压、撞击等)会导致内部短路进而引起热失控引发安全事故。所以，对锂离子电池的安全性能进行改善受到越来越高的关注。集流体作为锂离子电池的重要组成部分，其性能直接影响锂离子电池的性能。而常规的锂离子电池集流体采用金属箔材，正极通常用金属铝箔，负极通常用金属铜箔，在电池内部发生短路的情况下无法切断电流，会导致热量聚集最终引发热失控。
技术实现思路
本专利技术提供一种集流体，所述集流体在电池内部发生短路时会自动损坏，从而切断电池内部电流通路，防止电池内部热失控，提高电池的安全性能。本专利技术提供一种极片，所述极片在电池内部发生短路时，极片中的集流体会自动损坏，切断电池内部电流通路，提高电池的安全性能。本专利技术提供一种电化学装置，所述电化学装置具有高的安全性能。本专利技术第一方面提供一种集流体，包括中间层及设置在所述中间层两个功能表面的第一导电层和第二导电层，所述中间层包括聚合物和发泡材料；所述聚合物在25℃下的线性热膨胀系数α≥10-5K-1。如上所述的集流体，其中，所述中间层的厚度为0.5-10μm；和/或，所述第一导电层和第二导电层的厚度分别为0.1-5μm。如上所述的集流体，其中，所述中间层的临界温度为105-350℃。如上所述的集流体，其中，所述发泡材料选自三聚氰胺、三聚氰胺一酰胺、六甲醇基三聚氰胺、尿素、双氰胺、碳酸氢钠、碳酸镁、偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸钡、偶氮二羧酸钡、对甲苯磺酰肼、苯磺酰肼、4,4’-氧代双苯磺酰肼、3,3’-二磺酰肼二苯砜、碳酸氢钠、N,N'-二甲基-N,N'-二亚硝基对苯二甲酰胺、1,3-苯二磺酰肼、对甲苯磺酰氨基脲、4,4’-氧代双(苯磺酰氨基脲)、三肼基三嗪或二亚硝基五亚甲基四胺中的至少一种。如上所述的集流体，其中，基于所述中间层的总质量，所述发泡材料的质量百分含量为0.1-20％。如上所述的集流体，其中，所述中间层还包括调节剂；基于所述中间层的总质量，所述调节剂的质量百分含量为0.01-2％；所述调节剂选自硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸锂、硫酸锌或氧化锌中的至少一种。如上所述的集流体，其中，所述中间层还包括导电添加剂；基于所述中间层的总质量，所述导电添加剂的质量百分含量为0.01-5％；所述导电添加剂选自铜粉、铝粉、镍粉、银粉、钛粉、镍铜合金粉、铝锆合金粉、石墨、炭黑、石墨烯或碳纳米管中的至少一种。如上所述的集流体，其中，所述中间层还包括无机填料；基于所述中间层的总质量，所述无机填料的质量百分含量为0.01-5％；所述无机填料选自氧化铝、碳化硅、氧化硅、玻璃纤维、二氧化钛、二氧化锆、氢氧化镁、氢氧化铝、勃姆石、硫酸钡、钛酸钡、钛酸铝、氧化锌、氮化硼、氮化铝、氮化镁、凹凸棒石、磷酸锌或硼酸锌中的至少一种。本专利技术的第二方面提供一种极片，包含上述的集流体。本专利技术的第三方面提供一种电化学装置，包含上述的极片。本专利技术的集流体包括中间层及设置在中间层两个功能表面的第一导电层和第二导电层，中间层包括在25℃下，线性热膨胀系数α≥10-5K-1的聚合物和发泡材料。由于中间层包括发泡材料与线性热膨胀系数α≥10-5K-1的聚合物，当电池的温度上升至临界温度范围时，发泡材料在高温下会发泡并触发线性热膨胀系数α≥10-5K-1的聚合物膨胀，使中间层的厚度发生显著膨胀。当中间层厚度发生显著膨胀时，第一导电层和/或第二导电层从中间层上剥离，可以切断电池的内部电流通路，防止电池内部发生热失控，显著提升电池的安全性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或相关技术中的技术方案，下面对本专利技术实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术一些实施方式中的集流体的结构示意图。附图标记说明：1：中间层；21：第一导电层；22：第二导电层。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术一些实施方式中的集流体的结构示意图。如图1所示，本专利技术提供一种集流体，包括中间层1及设置在中间层1两个功能表面的第一导电层21和第二导电层22，中间层1包括聚合物和发泡材料；聚合物11在25℃下的线性热膨胀系数α≥10-5K-1。本专利技术中，中间层1的功能表面是指面积最大的且相对设置的两个表面，用于设置第一导电层21和第二导电层22。中间层1包括在25℃下线性热膨胀系数α≥10-5K-1的聚合物和发泡材料。其中，聚合物的线性热膨胀系数可以参照中华人民共和国国家标准GB/T16920-2015进行测试。本专利技术不限定聚合物的具体种类，凡是在25℃下线性热膨胀系数α≥10-5K-1的聚合物都属于本专利技术的保护范围之内。示例性地，上述聚合物选自聚对苯二甲酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚丙乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、聚丙烯腈、聚醋酸乙烯酯、聚甲醛、酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、硅橡胶、聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜或聚苯醚中的至少一种。本专利技术中的聚合物还可以包括上述聚合物的衍生物、交联物或共聚物中的至少一种。在一些实施方式中，聚合物可以选自更为容易获得的聚对苯二甲酸酯或聚丙烯中的至少一种。本专利技术不限定发泡材料的具体种类，凡是可以使上述聚合物产生膨胀的发泡材料都属于本专利技术的保护范围之内。示例性地，上述发泡材料选自三聚氰胺、三聚氰胺一酰胺、六甲醇基三聚氰胺、尿素、双氰胺、碳酸氢钠、碳酸镁、偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸钡、偶氮二羧酸钡、对甲苯磺酰肼、苯磺酰肼、4,4’-氧代双苯磺酰肼、3,3’-二磺酰肼二苯砜、碳酸氢钠、N,N'-二甲基-N,N'-二亚硝基对苯二甲酰胺、1,3-苯二磺酰肼、对甲苯磺酰氨基脲、4,4’-氧代双(苯磺酰氨基脲)、三肼基三嗪或二亚硝基五亚甲基四胺中的至少一种。本专利技术不限定第一导电层和第二导电层的材料的具体种类，上述第一导电层和第二导电层的材料独立地选自金属导电材料或碳基导电材料中的至少一种。上述金属导电材料选自铝、铜、镍、钛、银、镍铜合金或铝锆合金中的至少一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集流体，其特征在于，包括中间层及设置在所述中间层两个功能表面的第一导电层和第二导电层，所述中间层包括聚合物和发泡材料；/n所述聚合物在25℃下的线性热膨胀系数α≥10

【技术特征摘要】
1.一种集流体，其特征在于，包括中间层及设置在所述中间层两个功能表面的第一导电层和第二导电层，所述中间层包括聚合物和发泡材料；
所述聚合物在25℃下的线性热膨胀系数α≥10-5K-1。


2.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述中间层的厚度为0.5-10μm；和/或，
所述第一导电层和第二导电层的厚度分别为0.1-5μm。


3.根据权利要求1或2所述的集流体，其特征在于，所述中间层的临界温度为105-350℃。


4.根据权利要求1-3任一项所述的集流体，其特征在于，所述发泡材料选自三聚氰胺、三聚氰胺一酰胺、六甲醇基三聚氰胺、尿素、双氰胺、碳酸氢钠、碳酸镁、偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸钡、偶氮二羧酸钡、对甲苯磺酰肼、苯磺酰肼、4,4’-氧代双苯磺酰肼、3,3’-二磺酰肼二苯砜、碳酸氢钠、N,N'-二甲基-N,N'-二亚硝基对苯二甲酰胺、1,3-苯二磺酰肼、对甲苯磺酰氨基脲、4,4’-氧代双(苯磺酰氨基脲)、三肼基三嗪或二亚硝基五亚甲基四胺中的至少一种。


5.根据权利要求1-4任一项所述的集流体，其特征在于，基于所述中间层的总质量，所述发泡材料的质量百分含量为0.1-20％。

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【专利技术属性】
技术研发人员：赵伟，唐伟超，李素丽，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44