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导电基层和分别设置在导电基层的两个功能表面的安全层，安全层包括靠近导电基层的绝缘层和远离导电基层的导电体，所述绝缘层在厚度方向上具有N个通孔，N≥1；所述导电体包括导电填充体和导电层，所述导电填充体填充于至少部分通孔内部，所述导电层设置在所述绝缘层远离所述导电基层的表面。当电池内部发生短路时，电池的内部温度升高，绝缘层在高温下会发生变形或融化，可以使安全层与导电基层发生分离，切断电池内部的电流通路，提升电池的安全性能。并且，由于本发明专利技术的集流体共用有三层导电层，中间的导电基层可传导绝大部分电流，可以使集流体具有更好的导电性能，降低电池的内阻。

【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，包括导电基层和分别设置在所述导电基层的两个功能表面的安全层；所述安全层包括靠近所述导电基层的绝缘层和远离所述导电基层的导电体，所述绝缘层在厚度方向上具有N个通孔，N≥1；所述导电体包括导电填充体和导电层，所述导电填充体填充于至少部分通孔内部，所述导电层设置在所述绝缘层远离所述导电基层的表面。如上所述的集流体，其中，所述N个通孔的总面积与所述导电基层的功能表面的面积之比≤80％。如上所述的集流体，其中，所述导电基层的材料选自金属导电材料；和/或，所述导电体的材料选自金属导电材料或碳基导电材料中的至少一种。如上所述的集流体，其中，所述导电基层在25℃时的方块电阻为1-50mΩ。如上所述的集流体，其中，所述导电基层的厚度为1-10μm。如上所述的集流体，其中，所述绝缘层的厚度为0.5-10μm；和/或，所述导电层的厚度为0.05-3μm。如上所述的集流体，其中，所述导电基层的至少一个功能表面包括第一区域和第二区域；其中，所述第一区域设置所述安全层，所述第二区域用于连接极耳；所述第二区域的面积与所述导电基层的功能表面的面积之比≤50％。如上所述的集流体，其中，所述绝缘层包括无机填料；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，其中，所述极片包括上述的集流体。本专利技术的第三方面提供一种电化学装置，其中，包括上述的极片。本专利技术的集流体包括导电基层和分别设置在导电基层的两个功能表面的安全层，安全层包括靠近导电基层的绝缘层和远离导电基层的导电体，所述绝缘层在厚度方向上具有N个通孔，N≥1；所述导电体包括导电填充体和导电层，所述导电填充体填充于至少部分通孔内部，所述导电层设置在所述绝缘层远离所述导电基层的表面。当电池内部发生短路时，电池的内部温度升高，绝缘层在高温下会发生变形或融化，可以使安全层与导电基层发生分离，切断电池内部的电流通路，提升电池的安全性能。并且，由于本专利技术的集流体共用有三层导电层，中间的导电基层可传导绝大部分电流，可以使集流体具有更好的导电性能，降低电池的内阻。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；图2为本专利技术另一些实施方式中的集流体的结构示意图；图3为本专利技术一些实施方式中的极片的结构示意图；图4为本专利技术另一些实施方式中的极片的结构示意图。附图标记说明：1：导电基层；2：绝缘层；3：导电层；4：活性层。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；图2为本专利技术另一些实施方式中的集流体的结构示意图。如图1或图2所示，本专利技术提供一种集流体，包括导电基层1和分别设置在导电基层1的两个功能表面的安全层；安全层包括靠近导电基层1的绝缘层2和远离导电基层1的导电体，绝缘层2在厚度方向上具有N个通孔，N≥1；导电体包括导电填充体和导电层3，导电填充体填充于至少部分通孔内部，导电层3设置在绝缘层2远离导电基层1的表面。本专利技术中导电基层1的功能表面是指导电基层1面积最大的且相对设置的两个表面，安全层分别设置于导电基层1的两个功能表面之上。需要注意的是，本专利技术中安全层可以设置于部分导电基层1的功能表面之上，也可以设置于整个导电基层1的功能表面之上，视实际需要而定。本专利技术的安全层包括绝缘层2和导电体，导电体包括导电层3和导电填充体，绝缘层2设置于导电基层1的功能表面并且绝缘层2在厚度方向上具有通孔，导电层3设置于绝缘层2的远离导电基层1的功能表面，导电填充体填充于至少部分通孔内。可以理解为本专利技术的集流体包括层叠设置的导电层3、绝缘层2、导电基层1、绝缘层2和导电层3。导电填充体可以填充于部分通孔内，也可以填充于所有的通孔内，只需保证将导电层3和导电基层1电导通即可。本专利技术的绝缘层2分别设置在导电基层1的两个功能表面，可以将设置在导电基层1的一个功能表面之上的绝缘层2和导电层1分别称为第一绝缘层和第一导电层，将设置在导电基层1的另一个功能表面之上的绝缘层2和导电层1分别称为第二绝缘层和第二导电层。本专利技术中，第一绝缘层和第二绝缘层的材料、结构可以相同，也可以不相同，第一导电层和第二导电层的材料、结构可以相同，也可以不相同。在一些实施方式中，还可以在导电基层1的厚度方向设置M个通孔，M≥1。通过在导电基层1的厚度方向设置通孔，可以降低导电基层的质量，进而可以增加电池的质量能量密度。本专利技术不限定通孔的具体形状，在具体的实施方式中，通孔的形状为圆形。在具体的实施方式中，通孔的孔径为1μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、1000μm、1500μm、2000μm。本专利技术中，绝缘层的材料可以为聚合物，聚合物可以选自聚对苯二甲酸酯、聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集流体，其特征在于，包括导电基层和分别设置在所述导电基层的两个功能表面的安全层；/n所述安全层包括靠近所述导电基层的绝缘层和远离所述导电基层的导电体，所述绝缘层在厚度方向上具有N个通孔，N≥1；/n所述导电体包括导电填充体和导电层，所述导电填充体填充于至少部分通孔内部，所述导电层设置在所述绝缘层远离所述导电基层的表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种集流体，其特征在于，包括导电基层和分别设置在所述导电基层的两个功能表面的安全层；
所述安全层包括靠近所述导电基层的绝缘层和远离所述导电基层的导电体，所述绝缘层在厚度方向上具有N个通孔，N≥1；
所述导电体包括导电填充体和导电层，所述导电填充体填充于至少部分通孔内部，所述导电层设置在所述绝缘层远离所述导电基层的表面。


2.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述N个通孔的总面积与所述导电基层的功能表面的面积之比≤80％。


3.根据权利要求1或2所述的集流体，其特征在于，所述导电基层的材料选自金属导电材料；和/或，
所述导电体的材料选自金属导电材料或碳基导电材料中的至少一种。


4.根据权利要求1-3任一项所述的集流体，其特征在于，所述导电基层在25℃时的方块电阻为1-50mΩ。


5.根据权利要求1-4任一项所述的集流体，其特征在于，所述导电基层的厚度为1-10μm。

【专利技术属性】
技术研发人员：赵伟，张赵帅，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