安全涂层组合物、正极片、二次电池和电子设备制造技术

本申请提供安全涂层组合物、正极片、二次电池和电子设备，该安全涂层组合物，包括无机颗粒、导电剂和粘结剂，所述导电剂包括碳纳米管簇，其中，所述碳纳米管簇由多根束状排列的碳纳米管单元组成，所述碳纳米管簇的直径＞0.2μm；所述无机颗粒和导电剂组成的混合物的颗粒度Dv10μm满足0.05μm≤Dv10μm≤1μm，所述碳纳米管簇的平均直径为Dμm，所述粘结剂在安全涂层组合物中的质量百分含量为a，所述安全涂层组合物满足：a≥。安全涂层组合物得到的安全涂层具有较低的内阻增长率，可同时兼顾电池的电性能和安全性能。可同时兼顾电池的电性能和安全性能。

【技术实现步骤摘要】
安全涂层组合物、正极片、二次电池和电子设备


[0001]本申请涉及电池
，具体涉及一种安全涂层组合物、正极片、二次电池和电子设备。

技术介绍

[0002]以锂离子电池为代表的二次电池由于具备高能量密度，长循环寿命，高安全性，快速充电能力等特性而被广泛应用于数码电子产品，储能，无人机，电动工具，电动车等产品上。随着二次电池的应用，对其安全性能的要求也越来越高。目前可在正极片上制造具有一定电阻的安全涂层，增加电池的内阻，可防止电池短路而发生的热失控，但是随着电池的长时间使用，内阻进一步增加，会影响电池的电性能。因此，需要提高电池安全性能的同时，兼顾其电性能。

技术实现思路

[0003]本申请提供了一种安全涂层组合物、正极片、二次电池和电子设备，旨在通过降低安全涂层的内阻增长率，来同时兼顾电池的电性能和安全性能。
[0004]第一方面，本申请提供了一种安全涂层组合物，包括无机颗粒、导电剂和粘结剂，所述导电剂包括碳纳米管簇，其中，所述碳纳米管簇由多根束状排列的碳纳米管单元组成，所述碳纳米管簇的直径＞0.2μm；所述无机颗粒和导电剂组成的混合物的颗粒度Dv10μm满足0.05μm≤Dv10μm≤1μm，所述碳纳米管簇的平均直径为Dμm，所述粘结剂在安全涂层组合物中的质量百分含量为a，所述安全涂层组合物满足：a≥。
[0005]根据本申请，以无机颗粒作为安全涂层的骨架，使安全涂层具有一定的内阻，以防止因电池内部短路而发生的热失控，提高电池的安全性能，同时使用多根束状排列的碳纳米管单元组成直径大于0.2μm的碳纳米管簇作为安全涂层的导电剂，碳纳米管簇可在安全涂层中形成长程导电网络，一方面有助于防止安全涂层内阻过高，另一方面形成的长程导电网络有利于降低电池在循环过程中的内阻增长率，以兼顾电池的电性能。
[0006]在一些实施例中，所述安全涂层组合物满足：a≥2
×
（）。
[0007]在一些实施例中，所述无机颗粒包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锰酸锂、勃姆石、水铝石、氧化铝、硫酸钡、硫酸钙或硅酸钙中的一种或几种。
[0008]在一些实施例中，所述碳纳米管簇满足以下条件中的至少一者：1）所述碳纳米管单元的平均直径d满足：3nm≤d≤40nm；2）所述碳纳米管单元为多壁碳纳米管单元；3）所述碳纳米管簇的平均直径D＞0.2μm；4）所述碳纳米管簇的平均长度L≥3μm。
[0009]在一些实施例中，所述碳纳米管簇满足以下条件中的至少一者：1）所述碳纳米管单元的平均直径d满足：5nm≤d≤20nm；2）所述碳纳米管簇的平均直径D满足：0.5μm≤D≤3μm；3）所述碳纳米管簇的平均长度L满足：L≥5μm。
[0010]在一些实施例中，所述粘结剂包括丙烯烃类衍生物的共聚物、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、羧甲基纤维素盐、丁腈橡胶、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚酰胺、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。
[0011]在一些实施例中，所述安全涂层组合物满足以下条件中的至少一者：1）所述无机颗粒在安全涂层组合物中的质量百分含量为65%至97.9%；2）所述碳纳米管簇在安全涂层组合物中的质量百分含量为0.1%至5%；3）所述粘结剂在安全涂层组合物中的质量百分含量为2%至25%。
[0012]在一些实施例中，所述导电剂还包括第二导电材料，所述第二导电材料在安全涂层组合物中的质量百分含量为0.1%至5%，所述第二导电材料包括石墨烯、网状石墨纤维、离散碳纳米管、科琴黑、石墨纤维或纳米颗粒导电碳中的一种或几种。
[0013]第二方面，本申请提供了一种正极片，包括集流体；和设置在集流体至少一个表面上的根据第一方面任一实施例所述的安全涂层组合物形成的安全涂层；和设置在安全涂层上的正极活性材料层。
[0014]在一些实施例中，所述安全涂层的内聚力≥30N/m。
[0015]在一些实施例中，所述安全涂层的内聚力≥80N/m。
[0016]在一些实施例中，所述正极片充满电荷时的湿膜电阻R满足：1Ω≤R≤10Ω。
[0017]第三方面，本申请提供了一种二次电池，包括：负极片、隔膜、电解液以及根据第二方面任一实施例所述的正极片。
[0018]第四方面，本申请提供了一种电子设备，其特征在于，包括：根据第三方面任一实施例所述的二次电池。
具体实施方式
[0019]本说明书中各实施例或实施方案采用递进的方案描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
[0020]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方案结合。
[0021]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本申请的描述中，“常温”指20℃至25℃。
[0022]本申请中，电池可以包括锂离子二次电池、锂硫电池、钠锂离子、钠离子电池或镁离子电池等，本申请实施例对此并不限定。电池可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施例对此也不限定。
[0023]本申请中，除特殊说明外，安全涂层组合物中各组分的质量百分含量，均是基于安全涂层组合物中不挥发成分的总质量（即，不包含安全涂层组合物中溶剂的质量）计算，例如，粘结剂在安全涂层组合物中的质量百分含量=（粘结剂在安全涂层组合物中的质量/安
全涂层组合物中不挥发成分的总质量）
×
100%。
[0024]如上文
技术介绍
所述，随着二次电池的普遍应用，对其安全性能提出了更高的要求。
[0025]目前为了防止电池内部发生短路而导致的热失控，可以在集流体表面先制造一层具有一定内阻的安全涂层，再在安全涂层表面制造活性材料层，这样既提高了电池的安全性能，也不会明显影响活性材料层中离子的嵌入或脱嵌，对电池的电性能影响较小。但是这样的问题在于，电池在使用过程中，安全涂层会发生膨胀，导致安全涂层中的填料骨架间距增大，随着电池的多次循环使用，其内阻进一步增加，进而会使电池的循环性能出现显著降低，电性能恶化。
[0026]基于此，本申请提供了一种安全涂层组合物、正极片、二次电池和电子设备，使用该安全涂层组合物得到的安全涂层，其内阻随电池充放电循环的增长率较小，能够保证电池的电性能的前提下，提高电池的安全性能。以下对本申请的实施方式进行详细说明。
[0027]第一方面，本申请本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种安全涂层组合物，其特征在于，包括无机颗粒、导电剂和粘结剂，所述导电剂包括碳纳米管簇，其中，所述碳纳米管簇由多根束状排列的碳纳米管单元组成，所述碳纳米管簇的直径＞0.2μm；所述无机颗粒和导电剂组成的混合物的颗粒度Dv10μm满足0.05μm≤Dv10μm≤1μm，所述碳纳米管簇的平均直径为Dμm，所述粘结剂在安全涂层组合物中的质量百分含量为a，所述安全涂层组合物满足：a≥。2.根据权利要求1所述的安全涂层组合物，其特征在于，所述安全涂层组合物满足：a≥2
×
（）。3.根据权利要求1所述的安全涂层组合物，其特征在于，所述无机颗粒包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锰酸锂、勃姆石、水铝石、氧化铝、硫酸钡、硫酸钙或硅酸钙中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的安全涂层组合物，其特征在于，所述碳纳米管簇满足以下条件中的至少一者：1）所述碳纳米管单元的平均直径d满足：3nm≤d≤40nm；2）所述碳纳米管单元为多壁碳纳米管单元；3）所述碳纳米管簇的平均直径D＞0.2μm；4）所述碳纳米管簇的平均长度L≥3μm。5.根据权利要求1所述的安全涂层组合物，其特征在于，所述碳纳米管簇满足以下条件中的至少一者：1）所述碳纳米管单元的平均直径d满足：5nm≤d≤20nm；2）所述碳纳米管簇的平均直径D满足：0.5μm≤D≤3μm；3）所述碳纳米管簇的平均长度L满足：L≥5μm。6.根据权利要求1所述的安全涂层组合物，其特征在于，所述粘结剂包括丙烯烃类衍生物的共聚物、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯酸酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：程文强，韩冬冬，王可飞，陶兴华，刘晓欠，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：