[发明专利]一种集流体及含有该集流体的极片、固态电池

说明书

本发明涉及一种集流体及含有该集流体的极片、固态电池，该集流体为高分子聚合物正温度系数电阻膜，由高分子聚合物材料和导电粉末依据所述集流体的居里温度点，通过调整所述高分子聚合物材料和所述导电粉末的比例，混炼而成。相对于现有技术，本发明提供的集流体是高分子聚合物正温度系数电阻膜，采用该集流体的电池可以采用内部串联结构，取消集流体极耳设计，有效减轻重量，并在电池热失控温度超过居里温度时，高分子聚合物正温度系数电阻膜集流体的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高，从而确保电池安全。

技术领域

本发明涉及蓄电设备技术领域，尤其涉及一种集流体及含有该集流体的极片、固态电池。

背景技术

近年来，随着全球范围内电动汽车的迅速发展，对全天候工作的电动汽车续驶里程、轻量化、寿命、成本提出更高要求，相对应锂电池体积比能量、重量比能量、比功率、循环寿命和成本要求显著提高；分布式储能、峰谷电调节，要求锂电池有高的循环寿命和低成本；消费电子特别是手机，对锂电池的体积比能量提出了苛刻的要求；国防军队用锂电池对安全性和可靠性提出了更高的要求。高性能锂电池在消费电子、电动汽车、电网储能和国防领域需求强劲，从业企业、电池产能产量持续增加，从行业生命周期的阶段来看，锂电池行业目前处于快速发展成长期。

一般情况下，锂电池的正极集流体采用铝箔，厚度5～25微米，负极集流体采用铜箔，厚度5～20微米。因为铝在低电位下会嵌锂，不宜作负极集流体，铜在高电位下会氧化，不宜作正极集流体，但铝表面有氧化铝钝化层，因此可以作为正极集流体。

公开号为106558676A的中国专利文献公开了具有保护功能的锂电池集流体，具体公开了一种金属箔片，该金属箔片的两个表面分别紧密结合具有电阻正温度效应的导电复合材料层，以有效防止锂电池热失控，提高安全性能，该专利集流体基材为一种金属箔片，无法解决电池内部串联，正极和负极对同一集流体的不同要求。公开号为105098194A的中国专利文献公开了集流体及使用该集流体的锂离子电池，该集流体包括聚合物基体材料、金属粒子和偶联剂，该集流体能够有效降低电池集流体重量从而提高电池的单位质量的能量密度，提高活性材料和集流体之间的结合性能，同时在遇到针刺、挤压、撞击等滥用条件能够避免热失控，从而改善安全性能，但该专利无法解决极耳焊接问题，同时该专利没有明确指出集流体材料改善安全性能的特别说明。专利号为106159277A的中国专利文献公开了多孔集流体及制备方法，该集流体是以金属箔片为基材，单面或者双面通过金属键结合三维孔状结构的多孔金属层，有利于增强电极的导电性，同时起到紧固活性电极材料的作用，该专利集流体基材为一种金属箔片，无法解决电池内部串联，正极和负极对同一集流体的不同要求。专利号为104282917A的中国专利文献公开了一种锂离子电池正极集流体，该集流体采用三层结构，第一层和第三层为铝，第二层为铝合金，提高正极集流体拉伸强度，有效避免铝集流体打皱及断裂问题，该集流体只能作为正极集流体，不能正极负极集流体兼容。专利号为102593464A的中国专利文献公开了一种集流体及其制备方法，具体提供了一种单面或双面涂覆含有石墨烯和粘结剂涂层集流体，降低电池内阻，增强活性材料和集流体的相互作用力。专利号为102306800A的中国专利文献公开了集流体及锂离子电池，具体公开了一种应用碳纳米管涂覆于集流体表面技术，该集流体基材为同一种材料，无法解决正极和负极对集流体的不同要求。

固态锂电池具有安全性高、体积小、重量轻、比能量大的优点，采用无机电解质、有机电解质或混合电解质，由于消除了电解液在高电压下分解的副反应，可实现内部串联结构，即集流体的一面涂覆正极活性材料，另一面涂覆负极活性材料或者直接复合金属锂，内部串联结构锂电池的集流体无法使用铜箔或者铝箔做集流体。

发明内容

本发明为弥补现有技术的不足，提供了一种集流体及含有该集流体的极片、固态电池，该集流体比原铝箔或铜箔集流体轻、能提高电池的重量比能量，应用该集流体的固态电池可采用内部串联结构，不需要焊接或裁切极耳结构，无需极耳设计，解决了现有技术中存在的问题。