[发明专利]集流体涂层、极片、锂离子电池及其制备方法

说明书

集流体涂层、极片及其制备方法，该集流体涂层包括：导电剂、粘结剂和超枝化结构寡聚物，其中，导电剂的质量百分比为30％～60％，粘结剂的质量百分比为30％～60％，超枝化结构寡聚物的质量百分比为1％～10％。具有该集流体涂层的极片，活性物质层形成于集流体涂层上，应用于锂离子电池上时，正极片或负极片中至少有一极片为具有改集流体涂层的极片。本发明可以在电池温度异常升高时，集流体涂层中的超枝化结构寡聚物分子可以形成绝缘膜，起到阻断电池内部化学反应电流的作用，从而提高电池的安全性。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池和锂离子电池所用的极片以及极片上的集流体涂层及其制备方法。

背景技术

近年来，随着便携式电子设备、电动汽车、电网储能的快速发展，人们对高能量密度、高安全性的电池和储能系统的需求越来越迫切。在已经商业化的电化学储能装置中，锂离子电池因为能量密度高、循环寿命长，成为了人们的最佳选择。然而，锂离子电池的能量密度与安全性似乎不可兼得，随着能量密度的提高，电池在高温条件下的安全性明显下降，过高的温度会引发锂离子电池内部一系列副反应，并释放出更多热量，容易造成电池热失控，带来安全问题。

为了提高锂离子电池的安全性，研究人员进行了多种尝试。比如在电解液中添加阻燃添加剂，虽然可以在一定程度上提高电池的安全性，但会导致电解液电导率下降，对电池的电性能造成较大影响。另外，还可以在正极铝集流体表面涂覆PTC涂层，当电池温度升高时，PTC电阻增大，从而降低电池发热量，起到提升安全性的作用，但是PTC涂层对正极片导电性影响较大，电池在正常温度工作时，有PTC涂层的电池内阻明显高于无PTC涂层的电池内阻，导致电池的电性能下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以提高电池安全性能的集流体涂层、极片、锂离子电池及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

集流体涂层，包括：导电剂、粘结剂和超枝化结构寡聚物，其中，导电剂的质量百分比为30％～60％，粘结剂的质量百分比为30％～60％，超枝化结构寡聚物的质量百分比为1％～10％。

更具体的，涂层的厚度为0.1～5μm。

优选的，还包括无机填料，所述无机填料的质量百分比是0～5％。

更具体的，所述导电剂为导电炭黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种。

更具体的，所述粘结剂为PVDF、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的一种或几种。

更具体的，所述无机填料为磷酸铝钛锂、硅酸锂、硼酸锂、磷酸锂、碳酸锂、氧化铝锂、氧化钛锂、氧化镧锂、磷酸铝锂、磷酸铝锗锂、锆酸镧锂、氧化硅、氧化镁、氧化铝、氧化钙、氧化锶、氧化钡、氧化钛、氧化锆、氧化镓、氧化锡、硫酸钙、硫酸锶、硫酸钡、碳酸钙、碳酸锶、碳酸钡、氢氧化铝中的一种或几种。

前述集流体涂层的制备方法，包括以下步骤：

分别称取导电剂、粘结剂和超枝化结构寡聚物，加入到溶剂中，超枝化结构寡聚物最后添加，每向溶剂中添加一种物料并搅拌均匀后，再加入另一种物料，最终得到均一稳定的浆料；

将得到的浆料涂覆在集流体的表面上，干燥后，在集流体表面形成集流体涂层。

前述集流体涂层的制备方法，包括以下步骤：

分别称取导电剂、粘结剂、无机填料和超枝化结构寡聚物，加入到溶剂中，超枝化结构寡聚物最后添加，每向溶剂中添加一种物料并搅拌均匀后，再加入另一种物料，最终得到均一稳定的浆料；

将得到的浆料涂覆在集流体的表面上，干燥后，在集流体表面形成集流体涂层。