一种安全极片及其制备方法技术

本发明专利技术属于电池的技术领域，具体涉及一种安全极片，包括：集流体；安全涂层，涂覆在所述集流体的表面，所述安全涂层包括第一活性物质、导电剂、粘结剂和无机填料；活性物质层，涂覆在所述安全涂层的表面，所述活性物质层包括第二活性物质、导电剂及粘结剂；其中，所述安全涂层具有凹陷结构，所述活性物质层至少部分嵌于所述凹陷结构。本发明专利技术通过优化极片结构，能够改善电芯的安全性能，还能减小电池能量密度的损失。此外，本发明专利技术还公开了一种安全极片的制备方法。制备方法。制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种安全极片及其制备方法


[0001]本专利技术属于电池的
，具体涉及一种安全极片及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于具有重量轻、比功率高、电压平台高、自放电小、循环寿命长、环境污染小、无记忆效应等优点，从而被广泛应用于电子设备、动力汽车等领域。随着使用领域的不断扩张，人们对锂离子电池的能量密度、充电时间、倍率放电能力以及放电温升等要求不断加严的同时，对电芯的安全问题也越来越受重视。锂离子电池的机械滥用安全测试如针刺，单边挤压，异物挤压也逐渐成为重点的关注对象，其中常见的失效模式为正极集流体与负极活性物质接触短路，从而引起热失控。
[0003]现有结构增加隔膜陶瓷涂覆厚度，或对集流体或极片进行涂覆处理，但很大程度上降低了锂离子电池的能量密度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种安全极片，通过优化极片结构，能够改善电芯的安全性能，还能减小电池能量密度的损失。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种安全极片，包括：集流体；安全涂层，涂覆在所述集流体的表面，所述安全涂层包括第一活性物质、导电剂、粘结剂和无机填料；活性物质层，涂覆在所述安全涂层的表面，所述活性物质层包括第二活性物质、导电剂及粘结剂；其中，所述安全涂层具有凹陷结构，所述活性物质层至少部分嵌于所述凹陷结构。
[0007]优选的，还包括绝缘层，所述绝缘层涂覆在所述集流体的一端表面，所述绝缘层邻接于所述安全涂层，所述活性物质层部分覆盖所述绝缘层，所述绝缘层包括绝缘材料和粘结剂。
[0008]优选的，所述凹陷结构的深度小于所述安全涂层的厚度。
[0009]优选的，所述绝缘层的厚度小于所述安全涂层的厚度，所述安全涂层的厚度小于所述活性物质层的厚度。
[0010]优选的，所述第一活性物质包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、钛酸锂中的至少一种，所述导电剂为导电炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳纤维中的至少一种，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、偏氟乙烯
‑
六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠中的至少一种，所述无机填料为氧化铝、勃姆石、二氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、氧化钙、二氧化锆、氢氧化镁中的至少一种，所述第二活性物质为钴酸锂、磷酸铁锂、钛酸锂、镍钴锰酸锂中的至少一种。
[0011]优选的，所述凹陷结构朝向所述活性物质层，以使所述活性物质层嵌于所述凹陷结构。
[0012]优选的，所述凹陷结构的形状为矩形、圆形、三角形或半圆形。
[0013]优选的，所述凹陷结构的数量为多个，多个所述凹陷结构呈阵列排布，相邻两个凹陷结构之间的距离为1mm
‑
30mm，所述凹陷结构的面积为0.01mm2‑
30mm2。
[0014]优选的，所述凹陷结构通过激光清洗形成。
[0015]本专利技术的目的之二在于提供一种安全极片的制备方法，包括：
[0016]将第一活性物质、导电剂、粘结剂和无机填料按预设质量比和顺序加入到搅拌罐中进行搅拌，然后在集流体上进行涂覆，形成安全涂层；
[0017]对安全涂层的表面进行激光清洗，形成凹陷结构；
[0018]将第二活性物质、导电剂及粘结剂按预设质量比和顺序加入到搅拌罐中进行搅拌，然后在安全涂层上进行涂覆，形成活性物质层。
[0019]本专利技术的有益效果在于，本专利技术在安全涂层上设置凹陷结构，在涂覆活性物质层时，凹陷结构可容纳部分活性物质层，即涂覆更多的第二活性物质，有助于减小使用安全涂层造成的能量密度损失，同时，安全涂层在电解液中具有锂离子导通电子绝缘的特性，且具有良好的韧性和机械强度，在极片受到外物刺穿或挤压时能更好的保护极片，避免电池短路，有助于改善电池的安全性能。本专利技术通过优化极片结构，能够改善电芯的安全性能，还能减小电池能量密度的损失。
附图说明
[0020]下面将参考附图来描述本专利技术示例性实施例的特征、优点和技术效果。
[0021]图1为本专利技术中实施例1的结构示意图。
[0022]图2为本专利技术中实施例1在涂覆活性物质层前的结构示意图。
[0023]图3为本专利技术中凹陷结构的结构示意图。
[0024]图4为本专利技术中对比例1的结构示意图。
[0025]其中，附图标记说明如下：
[0026]1‑
集流体；
[0027]2‑
安全涂层；21
‑
凹陷结构；
[0028]3‑
绝缘层；
[0029]4‑
活性物质层。
具体实施例
[0030]如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。
[0031]此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0032]在专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械
连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0033]以下结合附图1～4对本专利技术作进一步详细说明，但不作为对本专利技术的限定。
[0034]安全极片，包括集流体1；安全涂层2，涂覆在集流体1的表面，安全涂层2包括第一活性物质、导电剂、粘结剂和无机填料；活性物质层4，涂覆在安全涂层2的表面，活性物质层4包括第二活性物质、导电剂及粘结剂；其中，安全涂层2具有凹陷结构21，活性物质层4至少部分嵌于凹陷结构21。
[0035]由于现有结构增加隔膜陶瓷涂覆厚度，或对集流体或极片进行涂覆处理，但很大程度上降低了锂离子电池的能量密度，因此，在安全涂层2上设置凹陷结构21，在涂覆活性物质层4时，凹陷结构21可容纳部分活性物质层4，即涂覆更多的第二活性物质，有助于减小使用安全涂层2造成的能量密度损失，同时，安全涂层2在电解液中具有锂离子导通电子绝缘的特性，且具有良好的韧性和机械强度，在极片受到外物刺穿或挤压时能更好的保护极片，避免电池短路，有助于改善电池的安全性能。
[0036]此外，安全涂层2的各物质之间还具有电化学稳定性高的优点，在电解液中也不发生副反应，进一步保证了电池的使用安全。
[0037]在根据本专利技术的安全极片中，还包括绝缘层3，绝缘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种安全极片，其特征在于，包括：集流体(1)；安全涂层(2)，涂覆在所述集流体(1)的表面，所述安全涂层(2)包括第一活性物质、导电剂、粘结剂和无机填料；活性物质层(4)，涂覆在所述安全涂层(2)的表面，所述活性物质层(4)包括第二活性物质、导电剂及粘结剂；其中，所述安全涂层(2)具有凹陷结构(21)，所述活性物质层(4)至少部分嵌于所述凹陷结构(21)。2.如权利要求1所述的一种安全极片，其特征在于：还包括绝缘层(3)，所述绝缘层(3)涂覆在所述集流体(1)的一端表面，所述绝缘层(3)邻接于所述安全涂层(2)，所述活性物质层(4)部分覆盖所述绝缘层(3)，所述绝缘层(3)包括绝缘材料和粘结剂。3.如权利要求1所述的一种安全极片，其特征在于：所述凹陷结构(21)的深度小于所述安全涂层(2)的厚度。4.如权利要求2所述的一种安全极片，其特征在于：所述绝缘层(3)的厚度小于所述安全涂层(2)的厚度，所述安全涂层(2)的厚度小于所述活性物质层(4)的厚度。5.如权利要求1所述的一种安全极片，其特征在于：所述第一活性物质包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、钛酸锂中的至少一种，所述导电剂为导电炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳纤维中的至少一种，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、偏氟乙烯
‑
六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈杰，
申请(专利权)人：惠州锂威新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：