极片及电化学装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种极片及电化学装置，所述极片包括基底，所述基底包括集流体和设置在集流体表面的保护层，所述保护层上还设置有活性物质层，所述保护层包括非活性材料，所述非活性材料包括无机材料，所述无机材料的X射线衍射光谱中至少存在A特征峰、B特征峰和C特征峰，所述A特征峰的2θ角度为a，30

【技术实现步骤摘要】
极片及电化学装置


[0001]本专利技术涉及一种极片及电化学装置，属于电化学储能装置领域。

技术介绍

[0002]锂离子电池等电化学装置已广泛应用于消费电子、电动汽车等储能方面，其中，锂离子电池具有平台电压高、能量密度大、无记忆效应、寿命长等优点，广泛应用于智能手机、笔记本电脑、蓝牙、穿戴设备等方面。然而，锂离子电池等电化学装置不可避免会受到针刺、重物冲击等机械破坏，在受到机械破坏时容易发生短路，在短时间内放出大量热，导致起火失效，安全隐患大，尤其是正极片和负极片中的一者的集流体与另一者接触(如正极集流体与负极片接触)发生短路，安全隐患更大。因此，如何减少短路风险，提高电化学装置的安全性等性能，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种极片，具有良好的安全性等性能，能够有效解决现有技术存在的正极片和负极片易发生短路以及由此导致的电化学装置安全性等性能差的问题。
[0004]本专利技术的一方面，提供一种极片，包括基底，所述基底包括集流体和设置在集流体表面的保护层，所述保护层上还设置有活性物质层，所述保护层包括非活性材料，所述非活性材料包括无机材料，所述无机材料的X射线衍射光谱中至少存在A特征峰、B特征峰和C特征峰，所述A特征峰的2θ角度为a，30
°
≤a＜40
°
，B特征峰的2θ角度为b，40
°
≤b≤50
°
，C特征峰的2θ角度为c，60
°
≤c≤70
°<br/>。
[0005]根据本专利技术的一实施方式，满足3(b
‑
a)＜c
‑
a。
[0006]根据本专利技术的一实施方式，所述保护层还包括导电剂和粘结剂，基于所述保护层的总质量，所述非活性材料的质量百分比为60％～96％，所述导电剂的质量百分比为1％～10％，所述粘结剂的质量百分比为3％～30％。
[0007]根据本专利技术的一实施方式，所述无机材料包括氧化物、碳化物、氮化物、无机盐、第一碳包覆材料中的至少一种，所述第一碳包覆材料包含第一基体材料和存在于所述第一基体材料表面的第一碳层，所述第一基体材料包括氧化物、碳化物、氮化物、无机盐中的至少一种；其中，所述氧化物包括氧化铝、氧化钛、氧化镁、氧化锆、硫氧锑矿、氧化钡、氧化锰、氧化硅中的至少一种，所述碳化物包括属碳化物和/或非金属碳化物，所述金属碳化物包括碳化钛、碳化钙、碳化铬、碳化钽、碳化钒、碳化锆、碳化钨中的至少一种，所述非金属碳化物包括碳化硼和/或碳化硅；所述氮化物包括金属氮化物和/或非金属氮化物，所述金属氮化物包括氮化锂、氮化镁、氮化铝、氮化钛、氮化钽中的至少一种，所述非金属氮化物包括氮化硼、五氮化三磷、四氮化三硅中的至少一种；所述无机盐包括碳酸盐和/或硫酸盐。
[0008]根据本专利技术的一实施方式，所述非活性材料还包括有机类材料，所述有机类材料包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和第二碳包覆材料，所述第二碳包覆材料包含第二基体材料和存在于所述第二基体材料表面的第二碳层，所述第二基体材料包括聚苯
乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯中的至少一种。
[0009]根据本专利技术的一实施方式，所述保护层的厚度H1与所述非活性材料的粒径D50关系满足H1≥2
×
D50；和/或，所述非活性材料的粒径满足：D50≤2μm，D90≤5μm。
[0010]根据本专利技术的一实施方式，所述非活性材料的粒径满足：D50为0.05μm～1μm，D90为1μm～3μm。
[0011]根据本专利技术的一实施方式，所述保护层的厚度为H1，所述活性物质层的厚度为H2，H1/H2≤1/5；和/或，所述保护层的厚度为0.1μm～10μm。
[0012]根据本专利技术的一实施方式，所述集流体的两个表面均设有所述保护层；和/或，所述基底的两个表面均设有所述活性物质层；和/或，所述活性物质层包含活性物质、导电剂和粘结剂，所述保护层还包含粘结剂，所述保护层中粘结剂的含量大于所述活性物质层中粘结剂的含量。
[0013]根据本专利技术的一实施方式，在所述极片的第一端和第二端中的至少一处，所述保护层至所述集流体外缘的垂直距离小于所述活性物质层至所述集流体外缘的垂直距离，所述第一端和第二端相对。
[0014]根据本专利技术的一实施方式，在所述极片的第一端和第二端中的至少一处，所述保护层与所述集流体外缘之间存在空箔区，所述活性物质层包括第一部分、以及与第一部分相连的第二部分，所述第一部分设置在所述保护层表面，所述第二部分设置在所述空箔区的集流体表面上。
[0015]本专利技术的另一方面，提供一种电化学装置，包括上述极片。
[0016]本专利技术中，在极片的集流体表面依次层叠设置保护层和活性物质层，并在保护层中引入具有特定的晶相的无机材料，在针刺等情况时，可以减少副反应的发生，保持极片的稳定性，显著提高电化学装置的安全性能，具体表现在电化学装置的穿针测试通过率显著提高，电化学装置的起火失效的概率大大降低；同时，非活性材料不参与电化学装置的电化学反应，可降低对电化学装置循环稳定性等性能的影响。由此，本专利技术可以显著提高电化学装置的安全性能，有效解决锂离子电池等电化学装置在机械滥用等情况下产生的起火时效等问题，同时保持电池的循环性等性能基本不受影响，即在提高电化学装置安全性能的同时能够兼顾保持甚至提高电化学装置的循环性等性能，对实际产业化应用具有重要有意义。
附图说明
[0017]图1为本专利技术一实施方式中的极片结构示意图；
[0018]图2为本专利技术另一实施方式中的极片结构示意图。
[0019]附图标记说明：01：集流体；02：保护层；03：活性物质层。
具体实施方式
[0020]为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的方案，下面对本专利技术作进一步地详细说明。以下所列举具体实施方式只是对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例仅用于解释本专利技术，并非限定本专利技术的范围。基于本专利技术实施例，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他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]如图1和图2所示，本专利技术的极片包括基底，基底包括集流体01和设置在集流体01表面的保护层02，所述保护层02上还设置有活性物质层0，保护层02包括非活性材料，非活性材料包括无机材料，无机材料的X射线衍射(XRD)光谱中至少存在A特征峰、B特征峰和C特征峰，A特征峰的2θ角度为a，30
°
≤a＜40
°
，B特征峰的2θ角度为b，40
°
≤b≤50
°
，C特征峰的的2θ角度为c，60
°
≤c≤70
°
。
[0022]本专利技术中，保护层中的无机材料具有至少3个特征峰(即A特征峰、B特征峰和C特征峰)，在设置在集流体表面的保护层中引入该特定晶相的无机材料，可以有效提高极片及电化学装置的安全性等性能，同时兼本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种极片，其特征在于，包括基底，所述基底包括集流体和设置在集流体表面的保护层，所述保护层上还设置有活性物质层，所述保护层包括非活性材料，所述非活性材料包括无机材料，所述无机材料的X射线衍射光谱中至少存在A特征峰、B特征峰和C特征峰，所述A特征峰的2θ角度为a，30
°
≤a＜40
°
，B特征峰的2θ角度为b，40
°
≤b≤50
°
，C特征峰的2θ角度为c，60
°
≤c≤70
°
。2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，满足3(b
‑
a)＜c
‑
a。3.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述保护层还包括导电剂和粘结剂，基于所述保护层的总质量，所述非活性材料的质量百分比为60％～96％，所述导电剂的质量百分比为1％～10％，所述粘结剂的质量百分比为3％～30％。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的极片，其特征在于，所述无机材料包括氧化物、碳化物、氮化物、无机盐、第一碳包覆材料中的至少一种，所述第一碳包覆材料包含第一基体材料和存在于所述第一基体材料表面的第一碳层，所述第一基体材料包括氧化物、碳化物、氮化物、无机盐中的至少一种；其中，所述氧化物包括氧化铝、氧化钛、氧化镁、氧化锆、硫氧锑矿、氧化钡、氧化锰、氧化硅中的至少一种，所述碳化物包括属碳化物和/或非金属碳化物，所述金属碳化物包括碳化钛、碳化钙、碳化铬、碳化钽、碳化钒、碳化锆、碳化钨中的至少一种，所述非金属碳化物包括碳化硼和/或碳化硅；所述氮化物包括金属氮化物和/或非金属氮化物，所述金属氮化物包括氮化锂、氮化镁、氮化铝、氮化钛、氮化钽中的至少一种，所述非金属氮化物包括氮化硼、五氮化三磷、四氮化三硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢孔岩，彭冲，张健，
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：