一种复合集流体及含有其的锂离子电池包制造技术

本发明专利技术提供一种复合集流体及含有其的锂离子电池包。所述复合集流体包括基材和位于所述基材至少一面上的功能涂层，所述功能涂层包括导电剂和功能聚合物，以导电剂和功能聚合物的混合物的质量为100％计，所述混合物中功能聚合物的质量分数为20～95％。本发明专利技术复合集流体在100℃及以上能使锂离子电池极片的电阻瞬间增大，在110℃及以上条件下，极片的电阻瞬间增大100％及以上，导电能力急剧下降，可有效防止锂离子电池因内部短路而进一步发生热失控。止锂离子电池因内部短路而进一步发生热失控。止锂离子电池因内部短路而进一步发生热失控。

【技术实现步骤摘要】
一种复合集流体及含有其的锂离子电池包


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，涉及一种复合集流体及含有其的锂离子电池包。

技术介绍

[0002]集流体作为锂离子电池极片组成物质之一，对极片中的电子传输起关键作用。锂离子电池发生过充、短路等安全事故时，会导致电池内部温度升高进而引发热失控。目前，锂离子电池中常用的集流体并不能在电池内部温度升高时及时中断电子传输，不能阻止电池的失效。
[0003]CN104241595A公开了一种锂离子电池的负极，包括负极集流体，结合在负极集流体上的负极活性物质涂层和负极活性涂层上的绝缘涂层，绝缘涂层包含具有导锂离子能力的玻璃材料。但是在高温异常的情况下并无法阻止电池的充放电，电池充电中发生异常，温度升高时，电池会继续放电，电池的温度会进一步升高，导致安全问题。
[0004]CN103311500B公开了一种锂离子电池负极极片及其制备方法，负极极片包括涂有活性物质的第一涂层，设置于所述第一涂层表面的第二涂层，以及设置于所述第二涂层表面的第三涂层，其中所述第二涂层为陶瓷隔膜涂层，厚度为10～25微米，第三涂层为多孔聚偏乙烯类涂层，厚度为2～6微米。但是电池发生故障，内部高温时不能及时中断电子传输，导致安全问题。
[0005]因此，如何制备一种在电池内部温度升高时及时中断电子传输，防止电池热失控的集流体是本领域重要的研究方向。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种在电池内部温度升高时及时中断电子传输，防止电池热失控复合集流体及含有其的锂离子电池包。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]本专利技术的目的之一在于提供一种复合集流体，所述复合集流体包括基材和位于所述基材至少一面上的功能涂层，以导电剂和功能聚合物的混合物的质量为100％计，所述混合物中功能聚合物的质量分数为20～95％，其中所述质量分数可以是20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0009]作为本专利技术优选的技术方案，所述功能聚合物的热响应时间<300s，其中，所述热响应温度可以是1s、10s、20s、30s、40s、50s、60s、70s、80s、90s、100s、110s、120s、140s、160s、180s、200s、220s、240s、260s、280s或290s等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为1～120s；
[0010]优选地，所述功能聚合物的热响应温度为90～130℃，其中，所述功能聚合物的热响应温度为90～130℃。其中所述热响应温度可以是90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃或130℃等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同
样适用，优选为95～120℃。
[0011]本专利技术中功能聚合物在90～130℃下可以迅速熔融成膜并实现和锂电池隔膜一样的热关闭功能，热关闭功能使得复合集流体的电阻瞬间增大，导电能力急剧下降，可以有效防止锂离子电池因内部短路而进一步发生的热失控。
[0012]作为本专利技术优选的技术方案，以导电剂和功能聚合物的混合物的质量为100％计，所述混合物中功能聚合物的质量分数为30～70％。
[0013]优选地，所述功能涂层的厚度为0.5～20μm，其中所述厚度可以是0.5μm、2μm、4μm、6μm、8μm、10μm、12μm、14μm、16μm、18μm或20μm等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为0.5～10μm。
[0014]本专利技术中功能涂层过厚，会阻碍电子在集流体上正常的传输速度，从而影响电池正常工作的性能，也会导致锂离子电池的能量密度降低，功能涂层过薄，则涂覆工艺困难，也会使得功能聚合物热响应性能下降。
[0015]作为本专利技术优选的技术方案，所述功能聚合物包括功能聚合物单体的均聚物、共聚物、均聚物的改性化合物或共聚物的改性化合物中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性实例有：均聚物和共聚物的组合、共聚物和均聚物的改性化合物的组合或均聚物的改性化合物和共聚物的改性化合物的组合等。
[0016]优选地，所述功能聚合物单体包括非氟烯基单体、烯烃基单体、不饱和腈类单体、烯酸基单体或酯基单体中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性实例有：非氟烯基单体和烯烃基单体的组合、烯烃基单体和不饱和腈类单体的组合、不饱和腈类单体和烯酸基单体的组合或烯酸基单体和酯基单体的组合等。
[0017]优选地，所述功能聚合物单体包括乙烯、丙烯、丁烯、苯乙烯、氯乙烯、丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈或甲基丙烯腈的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性实例有：乙烯和丙烯的组合、丙烯和丁烯的组合、丁烯和苯乙烯的组合、苯乙烯和氯乙烯的组合、氯乙烯和丙烯酸的组合、丙烯酸和丙烯酸酯的组合、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的组合、甲基丙烯酸酯和丙烯腈的组合或丙烯腈和甲基丙烯腈的组合等。
[0018]作为本专利技术优选的技术方案，所述功能聚合物的粒径为0.005～5μm，其中所述粒径可以是0.005μm、0.05μm、0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm或5μm等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为0.01～3μm。
[0019]本专利技术中功能聚合物的粒径过大，会增加功能涂层的厚度，从而导致锂离子电池的能量密度降低，功能聚合物的粒径过小，热响应发生时，不能有效去阻碍电子在集流体上的阐述，进而不能使含有该功能聚合物的集流体对应的极片电阻瞬间变大，使得导电能力下降，不能有效防止锂离子电池内部短路而进一步发生热失控。
[0020]作为本专利技术优选的技术方案，所述基材包括第一基材或第二基材。
[0021]优选地，所述第一基材包括铝箔和/或铝合金箔。
[0022]优选地，所述第二基材包括铜箔和/或铜合金箔。
[0023]作为本专利技术优选的技术方案，所述基材的厚度为3～30μm，其中所述厚度可以是3μm、6μm、9μm、12μm、15μm、18μm、21μm、24μm、27μm或30μm等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为5～20μm。
[0024]本专利技术中基材过厚会导致锂离子电池的能量密度降低，基材过薄会导致在电池循
环过程中，基材发生断裂从而引起安全问题。作为本专利技术优选的技术方案，所述导电剂包括炭黑类、石墨类或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性实例有：炭黑类和石墨类的组合、石墨类和碳纳米管的组合或炭黑类和碳纳米管的组合等。
[0025]优选地，所述导电剂的形貌为球形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合集流体，其特征在于，所述复合集流体包括基材和位于所述基材至少一面上的功能涂层，所述功能涂层包括导电剂和功能聚合物，以导电剂和功能聚合物的混合物的质量为100％计，所述混合物中功能聚合物的质量分数为20～95％。2.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述功能聚合物的热响应时间<300s，优选为1～120s；优选地，所述功能聚合物的热响应温度为90～130℃，优选为95～120℃。3.根据权利要求1或2所述的复合集流体，其特征在于，所述功能涂层的厚度为0.5～20μm，优选为0.5～10μm。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的复合集流体，其特征在于，所述功能聚合物包括功能聚合物单体的均聚物、共聚物、均聚物的改性化合物或共聚物的改性化合物中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述功能聚合物单体包括非氟烯基单体、烯烃基单体、不饱和腈类单体、烯酸基单体或酯基单体中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述功能聚合物单体包括乙烯、丙烯、丁烯、苯乙烯、氯乙烯、丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈或甲基丙烯腈的任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭，谭小芳，张欢，王超，
申请(专利权)人：湖北亿纬动力有限公司，
类型：发明
国别省市：