[发明专利]电极极片、含有该电极极片的二次电池、电池模块、电池包及用电装置

说明书

本申请涉及一种电极极片、含有该电极极片的二次电池、电池模块、电池包及用电装置。具体地，本申请中提供的二次电池包括电极极片，电极极片包括集流体以及功能层。在集流体表面的至少一部分设置凸起部和凹陷部，并在一部分凹陷部中设置功能层以在温度大于等于80℃时，产生阻隔所述集流体以及活性物质层的效果，从而增大电极极片的电阻率，进一步保证二次电池的安全性能。同时，设置凹凸状集流体可以在常温下改善功能层导致活性物质层与集流体不能直接接触的问题，拥有较小的阻值。

技术领域

本申请属于电化学技术领域。更具体地说，本申请涉及一种电极极片及含有该电极极片的二次电池、电池模块、电池包及用电装置。

背景技术

二次电池因具有重量轻、能量密度高、无污染、无记忆效应、使用寿命长等突出特点，从而得到了广泛应用。随着人们对二次电池能量储存技术的要求越来越高，二次电池的能量密度也越来越高，与之而来的安全隐患也变得尤为突出。以锂离子电池为例，影响其安全风险的因素有很多。概括而言，所述因素主要包括机械滥用、电滥用和热滥用三类，表现形式主要为机械滥用及电滥用引发电池内部异常电流或副反应发生，从而导致内部异常温升，最终造成热失控，爆炸甚至起火。

有鉴于此，有必要提供一种能够改善上述问题的电极极片。

发明内容

技术问题

为了改善上述安全性问题，已经报道了很多方法。其中，通过制备位于集流体与活性物质层之间、并由含有正温度系数(PTC)材料构成的防护涂层的方法，受到了广泛关注。PTC材料在升温至居里温度附近时，其电阻率呈现阶跃式上升。利用这一特性，可以阻断异常电流的发生，避免热量的急剧释放。然而，在实际应用中，电池的室温内阻为mΩ级别，而PTC材料涂层的附加会显著提高电池整体的内阻，从而严重恶化电池容量及功率性能的发挥。尽管有许多专利(例如请参照下述专利文献：99811515.0、201320203851.7、201410661206.9、201510022749.0、201611208300.4、2016211863080.0、201710241644.3、201811297349.0、201910442726.3和201820838120.2)已经报道了，可以通过添加导电剂(如碳材料)缓解上述问题，但是由于一般导电剂的电阻值对温度不敏感，因此这严重损害PTC材料在高温时对电池的保护作用。

鉴于现有技术中存在的上述技术问题，本申请旨在提供一种电极极片及含有该电极极片的二次电池、电池模块、电池包及用电装置，上述电极极片可以使得二次电池、电池模块、电池包及用电装置在常温下具有良好的容量及功率性能，同时在高温下具有优异的安全性能。

技术方案

为实现上述发明目的，本申请的第一方面提供一种电极极片，所述电极极片包括：集流体，所述集流体的表面的至少一部分包括多个凸起部和多个凹陷部；功能层，所述功能层设置于所述多个凹陷部的至少一部分中，和活性物质层，所述活性物质层以与所述集流体和所述功能层相接触的方式覆盖于所述集流体和所述功能层上，其中所述功能层包括选自聚合物材料和PTC材料(正温度系数材料)中的至少一种。

所述功能层用于在温度大于等于80℃时增大电极极片的电阻率。在使用过程中，随着温度升高至大于等于80℃，功能层增大电极极片的电阻率，从而保证二次电池的安全性能。所述功能层增大电极极片的电阻率可以包括两种方式：所述功能层在温度升高至大于等于80℃时发生膨胀(例如所述功能层包含聚合物材料时)，并且所述凸起部由于比表面积相对较大而在表面张力的作用下具有收缩的趋势，由此造成所述集流体与活性物质层脱离接触；或者是，所述功能层在温度升高至大于等于80℃时电阻率显著增大(例如所述功能层包含PTC材料时)，从而显著减少所述集流体与活性物质层之间的电连接。所述功能层可选地在80℃-250℃时增大电极极片的电阻率；可选地，所述功能层用于在80℃-150℃时增大电极极片的电阻率。