一种包含核壳结构微球的正极极片及电池制造技术

本发明专利技术公开一种包含核壳结构微球的正极极片及电池，涉及电池技术领域。其中，包含核壳结构微球的正极极片包括集流体和涂覆在集流体表面的活性物质层，活性物质层包括活性物质材料、核壳结构微球、第一导电剂和粘结剂，核壳结构微球的内核为聚合物材料，核壳结构微球的壳层为导电材料；当温度达到设定温度时，核壳结构微球内核的聚合物材料熔融溢出，覆盖住活性物质，将原本不稳定的整体分割成不连续的区域，阻断热失控发生时的链式反应。本发明专利技术极片中增加了核壳结构聚合物微球，受热时熔融溢出覆盖热稳定性较差的活性物质，将原本不稳定的整体分割成不连续的区域，阻断热失控发生时的链式反应，提高电池的加热安全性。提高电池的加热安全性。提高电池的加热安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种包含核壳结构微球的正极极片及电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，特别是一种包含核壳结构微球的正极极片及电池。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]随着电动汽车产业的快速发展，车用锂离子电池技术逐步向高能量密度方向侧重，其中正极采用高镍三元作为实现高能量密度的主要方式。然而，高镍三元材料最显著的问题是热稳定性较差，高温下结构不稳定，这使得电池的本征安全极大地恶化，因此，改善电池的安全是当前研究的重点任务。
[0004]针对电池安全性改善的方式有很多，其中针对集流体表面涂层和正极材料掺混两种方式的研究尤为广泛。公开号为CN113764612A的中国专利技术专利公开了一种含有热敏涂层的正极极片，该热敏涂层设置在集流体与正极活性物质层之间，在电池温度升高时，热敏材料熔融形成电子阻断层，阻断活性物质层与集流体的连接，从而阻断大面积热失控的发生。
[0005]专利技术人发现，类似上述这种热敏材料在极片中的应用很多，基本都是利用热敏材料受热内阻增大或绝缘的特性，实现活性物质材料的阻断和隔绝，但是热敏材料直接引入到极片中通常会增大极片的电阻或降低活性物质的占比，导致电性能的损失，或者热敏材料作为独立的涂层引入到极片的方式，同样导致制造工序的增加及内阻的增大。因此，如何使热敏材料既能起到安全改善的效果，又尽可能不损失电性能成为该技术能否大规模应用的关键。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种包含核壳结构微球的正极极片及电池，极片中增加了核壳结构聚合物微球，该聚合物微球本身具有一定的粘结性，同时由于表面含有导电壳层，又可充当导电剂的作用，受热时熔融溢出覆盖热稳定性较差的活性物质，将原本不稳定的整体分割成不连续的区域，阻断热失控发生时的链式反应，提高电池的加热安全性，解决现有技术中的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0008]本专利技术第一方面提供了一种包含核壳结构微球的正极极片。
[0009]一种包含核壳结构微球的正极极片，其特征在于，包括集流体和涂覆在集流体表面的活性物质层，所述活性物质层包括活性物质材料、核壳结构微球、第一导电剂和粘结剂，所述核壳结构微球的内核为聚合物材料，所述核壳结构微球的壳层为导电材料；当温度达到设定温度时，核壳结构微球内核的聚合物材料熔融溢出，覆盖住活性物质，将原本不稳定的整体分割成不连续的区域，阻断热失控发生时的链式反应；
[0010]所述活性物质层中，活性物质材料、核壳结构微球、第一导电剂和粘结剂的质量百
分比的范围为：
[0011]活性物质材料：90％
‑
98％
[0012]粘结剂：0.5％
‑
2％；
[0013]第一导电剂：0.5％
‑
2％；
[0014]核壳结构微球：1％
‑
6％。
[0015]优选的，所述核壳结构微球为通过热敏微球和第二导电剂复合而成。
[0016]优选的，所述热敏微球为聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯酰胺、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚氨酯、烯烃共聚物或其单体改性共聚的聚合物中的至少一种。
[0017]优选的，所述第二导电剂为聚苯胺或聚吡咯。
[0018]优选的，所述核壳结构微球内核的聚合物材料熔融溢出的设定温度为100℃
‑
150℃。
[0019]优选的，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、再生纤维素、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈和丁苯橡胶中的至少一种。
[0020]优选的，所述第一导电剂为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、气相生长碳纤维、超导碳和石墨烯中的至少一种。
[0021]优选的，所述核壳结构微球的制备方法为：
[0022]步骤一：将热敏微球分散到第二导电剂单体制成的溶液中，分散均匀，制得混合分散液；
[0023]步骤二：步骤一得到的分散液中滴加2M的盐酸，比例为4.6mL的第二导电剂单体中滴加50mL的盐酸，将混合分散液置于冰浴中，待温度降至5℃以下，再加入25mL 2M的过硫酸铵水溶液，缓慢滴加完成后，磁力搅拌1h；；
[0024]步骤三：将反应产物从溶液中分离、洗涤，得到核壳结构微球材料。
[0025]优选的，含核壳结构微球的正极极片的制备方法为：
[0026]步骤一：将粘结剂、第一导电剂、核壳结构微球和正极材料按1.2％：1.5％:2％：95.3％的比例依次加入到N
‑
甲基吡咯烷酮中，充分搅拌混合均匀，制得均匀浆料；
[0027]步骤二：将浆料涂布在集流体上，烘干、冷压、冲切，制得正极极片。
[0028]本专利技术第二方面提供了一种电池。
[0029]一种电池，所述电池包括第一方面所述的包含核壳结构微球的正极极片。
[0030]本专利技术具有以下有益效果：
[0031]1.本专利技术提供了一种包含核壳结构微球的正极极片及电池，其中的核壳结构聚合物微球同时具有导电和粘结作用，引入极片中可适当降低常规导电剂和粘结剂的用量，不影响活性物质的占比，对极片的内阻影响也极小，因此对于能量密度影响较小，区别于其他热敏材料引入导致的内阻增大和能量密度降低；
[0032]2.核壳结构微球在受热热失控前，核材料熔点较低，提前熔融溢出，覆盖热稳定性较差的活性物质，将原本不稳定的整体分割成不连续的区域，阻断热失控发生时的链式反应，提高电池的加热安全性；
[0033]3.本专利技术只在极片混浆时添加核壳结构微球材料，无额外工序，对极片结构无改变，无新增涂层，工艺简单。
[0034]当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述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他的附图。
[0036]图1为现有技术中正极极片正常状态和热失控状态结构示意图；
[0037]图2为本专利技术正极极片正常状态和热失控状态结构示意图。
具体实施方式
[0038]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作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。
[0039]一种包含核壳结构微球的正极极片，包括集流体和涂覆在集流体表面的活性物质层，所述活性物质层包括活性物质材料、核壳结构微球、第一导电剂和粘结剂，所述核壳结构微球的内核为聚合物材料，所述核壳结构微球的壳层为导电材料；当温度达到设定温度时，核壳结构微球内核的聚合物材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包含核壳结构微球的正极极片，其特征在于，包括集流体和涂覆在集流体表面的活性物质层，所述活性物质层包括活性物质材料、核壳结构微球、第一导电剂和粘结剂，所述核壳结构微球的内核为聚合物材料，所述核壳结构微球的壳层为导电材料；当温度达到设定温度时，核壳结构微球内核的聚合物材料熔融溢出，覆盖住活性物质，将原本不稳定的整体分割成不连续的区域，阻断热失控发生时的链式反应；所述活性物质层中，活性物质材料、核壳结构微球、第一导电剂和粘结剂的质量百分比的范围为：活性物质材料：90％
‑
98％粘结剂：0.5％
‑
2％；第一导电剂：0.5％
‑
2％；核壳结构微球：1％
‑
6％。2.根据权利要求1所述的包含核壳结构微球的正极极片，其特征在于，所述核壳结构微球为通过热敏微球和第二导电剂复合而成。3.根据权利要求2所述的包含核壳结构微球的正极极片，其特征在于，所述热敏微球为聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯酰胺、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚氨酯、烯烃共聚物或其单体改性共聚的聚合物中的至少一种。4.根据权利要求1所述的包含核壳结构微球的正极极片，其特征在于，所述第二导电剂为苯胺溶液或吡咯单体溶液。5.根据权利要求1所述的包含核壳结构微球的正极极片，其特征在于，所述核壳结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，张传健，
申请(专利权)人：安徽得壹能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：