【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二次电池，具体涉及一种高安全复合集流体及其制备方法和电极、电池。
技术介绍
1、随着生活水平的提高，人们对高比能锂离子或锂金属电池的需求越来越多。然而电池的能量密度越高，其安全性问题越发凸显。例如，以高镍三元为正极的锂离子电池在外部短路以及针刺条件下，会大量产热，导致电池发生热失控，发生燃烧、爆炸等安全性问题。在电池中，集流体作为电和热的良导体，当电池处于异常状态时，集流体的快速导电和导热能力，将加速电池的失控。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有的集流体在电池内部发生异常时加会加速电池失控的缺陷。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供了一种高安全复合集流体，所述高安全复合集流体包含：
3、导电型形状记忆高分子聚合物层，所述导电型形状记忆高分子聚合物层包含导电剂和形状记忆高分子聚合物，所述导电型形状记忆高分子聚合物层的永久形状为上表面和下表面均具有若干个凸起结构，临时形状为表面平整的聚合物层；所述的凸起结构的形状为长方体、梯形立方体、圆柱体中的任意一种；所述导电型形状记忆高分子聚合物层的上表面和下表面均覆盖有金属层。
4、较佳地，所述导电剂包含非金属导电粉末、金属导电粉末中的任意一种或多种的组合。
5、较佳地，所述导电型形状记忆高分子聚合物层中的聚合物为具有形状记忆功能的聚酰亚胺、聚丙烯、聚乙烯、环氧树脂、聚苯乙烯、聚氨酯、聚醚砜、聚醚醚酮中的任意一种或者任意多种以上的组合。
6、较佳地，所述导电型
7、较佳地，所述凸起结构的厚度是所述金属层厚度的1.1倍～1.5倍。
8、较佳地，所述凸起结构彼此间隔100μm～5mm，所述凸起结构覆盖的表面积为0.1mm2～1mm2。
9、本专利技术还提供了一种如上述任意一项所述的高安全复合集流体的制备方法，包含以下步骤：
10、步骤s1，将导电剂均匀分散在形状记忆高分子聚合物溶液中得到复合聚合物，高温加热使得所述复合聚合物处于熔融态，利用3d打印将所述复合聚合物加工为表面有若干个凸起结构的导电型形状记忆高分子聚合物层，为导电型形状记忆高分子聚合物层的永久形状；
11、步骤s2，对步骤s1中得到的表面具有若干个凸起结构的导电型形状记忆高分子聚合物层进行加热，在厚度方向上，对所述表面有若干个凸起结构的导电型形状记忆高分子聚合物层施加压力，所述凸起结构被压平，冷却处理后得到表面平整的导电型形状记忆高分子聚合物层，为导电型形状记忆高分子聚合物层的临时形状；
12、步骤s3，在步骤s2中得到的导电型形状记忆高分子聚合物层的上表面和下表面分别镀上金属层，得到高安全复合集流体。
13、较佳地，步骤s2中，所述加热的温度为所述形状记忆高分子聚合物的玻璃化温度。
14、本专利技术还提供了一种电极，所述电极至少包含如上述任意一项所述的高安全复合集流体、涂布于所述高安全复合集流体上的活性物质层。
15、本专利技术还提供了一种电池，所述电池至少包含如上述所述的电极。
16、本专利技术的有益效果：
17、(1)本专利技术的集流体包含的导电型形状记忆高分子聚合物层的永久形状为表面具有若干个凸起结构，临时形状为表面平整结构。以电为刺激响应，达到其形变电流后迅速发生形变，从聚合物层的临时形状恢复到聚合物层的永久形状，导电型形状记忆高分子聚合物层表面形成凸起，厚度显著增加，从而断开导电型形状记忆高分子聚合物层上下两侧的金属层以及聚合物层内部的连续导电网络，迅速增大集流体电阻，切断电池导电回路，抑制电池内部的氧化还原反应，降低电池产热，改善电池安全性，从而避免高比能电池在使用过程中由于外部短路、针刺、过充、过放等滥用导致电池内部电流异常过大，从而引起电池燃烧、爆炸等安全问题。
18、(2)本专利技术的凸起结构为长方体、梯形立方体、圆柱体等形状，较大的表面积有利于快速破坏导电型形状记忆高分子聚合物层上下两侧的金属层，能够迅速切断电池内部导电网络，防止电池进一步发生热失控。
19、(3)本专利技术的高安全复合集流体以电为刺激响应，具有快速响应的特点，避免了电池内部热传导滞后导致集流体形状记忆响应不及时的缺点。
20、(4)本专利技术的高安全复合集流体的材质具有轻量化特点，在相同活性材料载量下，有助于降低电极以及电池的整体重量，从而有利于提高电池的能量密度。
21、(5)本专利技术的高安全复合集流体制备方法简单，易于大规模生产使用。
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1.一种高安全复合集流体，其特征在于，所述高安全复合集流体包含：
2.如权利要求1所述的高安全复合集流体，其特征在于，所述导电剂包含非金属导电粉末、金属导电粉末中的任意一种或多种的组合。
3.如权利要求1所述的高安全复合集流体，其特征在于，所述导电型形状记忆高分子聚合物层中的聚合物为具有形状记忆功能的聚酰亚胺、聚丙烯、聚乙烯、环氧树脂、聚苯乙烯、聚氨酯、聚醚砜、聚醚醚酮中的任意一种或者任意多种以上的组合。
4.如权利要求1所述的高安全复合集流体，其特征在于，所述导电型形状记忆高分子聚合物层的形变电流大于所应用电极的最大电流值。
5.如权利要求1所述的高安全复合集流体，其特征在于，所述凸起结构的厚度是所述金属层厚度的1.1倍～1.5倍。
6.如权利要求1所述的高安全复合集流体，其特征在于，所述凸起结构彼此间隔100μm～5mm，所述凸起结构覆盖的表面积为0.1mm2～1mm2。
7.一种如权利要求1～6中任意一项所述的高安全复合集流体的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
8.如权利要求7所述的制备
9.一种电极，其特征在于，所述电极至少包含如权利要求1～6中任意一项所述的高安全复合集流体、涂布于所述高安全复合集流体上的活性物质层。
10.一种电池，其特征在于，所述电池至少包含如权利要求9所述的电极。
...【技术特征摘要】
1.一种高安全复合集流体，其特征在于，所述高安全复合集流体包含：
2.如权利要求1所述的高安全复合集流体，其特征在于，所述导电剂包含非金属导电粉末、金属导电粉末中的任意一种或多种的组合。
3.如权利要求1所述的高安全复合集流体，其特征在于，所述导电型形状记忆高分子聚合物层中的聚合物为具有形状记忆功能的聚酰亚胺、聚丙烯、聚乙烯、环氧树脂、聚苯乙烯、聚氨酯、聚醚砜、聚醚醚酮中的任意一种或者任意多种以上的组合。
4.如权利要求1所述的高安全复合集流体，其特征在于，所述导电型形状记忆高分子聚合物层的形变电流大于所应用电极的最大电流值。
5.如权利要求1所述的高安全复合集流体，其特征在于，所述凸起结构的厚度是...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗英，武子辰，解晶莹，杨丞，邓皓月，郭瑞，晏莉琴，张云，
申请(专利权)人：上海空间电源研究所，
类型：发明
国别省市：
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