[发明专利]具有导电功能的薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池安全领域领域，尤其涉及一种具有导电功能的薄膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池被广泛的应用于电子产品中，经过几十年的发展，锂离子的能量密度、功率密度和循环寿命都有了很大的提高，但是电池的安全性能仍然是一个未解决的问题，因此电池的安全问题阻碍了锂离子电池的发展。

锂离子的电池的过程中，为了保持最佳的性能，通常要对其电流密度、电压以及工作温度给予限制。由于锂离子电池的化学特性，使用过程中，如果出现过充、短路等其他问题，会可能引发一系列放热反应，从而造成电池内部温度的上升，压力升高，最终引起电池爆炸、起火等安全问题。

目前锂离子电池为避免上述现象，会在电池顶部安装限压开关，当电池内压超过额定值时开关能自动断路，也有使用正温度系数电阻器，当电池因过充升温时，增大电池的内阻，从而限制过充电流，但是在电池的内部，压力的上升和温度的升高往往比电池外部更急剧，因此这些外部设备并不能及时检测到电池的安全问题。

现有的从内部解决锂离子电池的安全问题的方案主要有三种：开发新型的隔离材料、使用电解液添加剂以及使用热敏型集流体。其中隔离材料主要通过在温度升高时切断电池工作条件或者提高电池的耐热性来实现对电池的保护，比如使用双层或三层的隔离膜，比如双层PP/PE，双层PP/PP，三层PP/PE/PP，也有使用单层加陶瓷涂覆作为隔离材料，比如PP+陶瓷涂覆，PE+陶瓷涂覆。无论使使用哪种隔离材料，一旦启动了保护机制，过程是不可逆的，虽然可以及时阻断电池工作，但是电池无法继续使用。常用的电解液添加剂有阻燃添加剂和过充电保护添加剂，添加剂的使用需要提高他们的工作电压范围和循环的稳定性。虽然使用不易燃或者固态的电解液可以避免添加挥发性溶剂，但是这种电解液的离子传导率很低，因此电池的性能会有所下降。热敏电阻型集流体具有简单、便携的特点，但是由于其室温下电导率低并且有相当大的漏电流，一直无法普及。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种可随着温度变化而改变导电性能的薄膜

为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种具有导电功能的薄膜，包括绝缘的薄膜基体和分布于所述薄膜基体上的若干导电微粒，当所述薄膜基体的温度低于或等于预定温度时，若干所述导电微粒是电导通的，当所述薄膜基体的温度高于所述预定温度时，所述薄膜基体膨胀使得若干所述导电微粒分开而相互绝缘。

优选地，所述导电微粒包括刺状基体和包覆于所述刺状基体外表面的导电层。

优选地，所述导电层的制作材料为石墨烯。

优选地，所述刺状基体为刺状的导电金属微粒。

优选地，所述刺状基体为纳米刺状镍粉微粒。

优选地，所述薄膜基体为聚合物薄膜。

优选地，所述薄膜基体为聚乙烯薄膜基体或者环氧树脂薄膜基体。

优选地，所述导电微粒的平均粒径范围为0.5μm～10μm。

本发明还提供了一种具有导电功能的薄膜的制备方法，包括如下步骤：

制作导电微粒；

将所述导电微粒和薄膜基体粉末均匀混合并制作成混合物溶液；

将所述混合物溶液涂覆在基板上制作形成薄膜。

优选地，所述导电微粒与所述薄膜基体粉末的物质的量之比为1:10～1:2。

本发明提供的一种具有导电功能的薄膜，采用具有良好热膨胀性材料用作薄膜基体，当温度超过预定温度时薄膜的导电性消失，当温度低于预定温度时薄膜的导电性恢复，薄膜具有可逆性和可重复利用性，适用于电池安全领域。本发明公开的具有导电功能的薄膜的制备方法，其制备工艺简单，成本较低，且材料的选择性较大，可根据工作温度的不同选择热膨胀性不同的薄膜基体材料，以更好地控制导电微粒的电导通或者绝缘。

附图说明

图1为本发明实施例的低于预定温度时薄膜示意图。

图2为本发明实施例的高于预定温度时薄膜示意图。

图3为本发明实施例的低于预定温度时薄膜剖面图。

图4为本发明实施例的高于预定温度时薄膜剖面图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。