[发明专利]极片及电化学装置

说明书

本发明提供一种极片及电化学装置，所述极片包括基底，所述基底包括集流体和设置在集流体表面的保护层，所述保护层上还设置有活性物质层，所述保护层包括非活性材料，所述非活性材料包括无机材料，所述无机材料的热重分析的失重率为a，0.1％≤a≤10％，a＝(m₀‑m₁)/m₀，m₀为所述无机材料经所述热重分析之前的质量，m₁为所述无机材料经所述热重分析之后的质量，所述热重分析之后的质量为将无机材料在惰性气氛下从25±5℃以20±2℃/min的升温速率升至900±20℃时的质量。本发明能够兼顾改善电化学装置的安全性和循环性等性能。

技术领域

本发明涉及一种极片及电化学装置，属于电化学储能装置领域。

背景技术

锂离子电池等电化学装置已广泛应用于消费电子、电动汽车等储能方面，其中，锂离子电池具有平台电压高、能量密度大、无记忆效应、寿命长等优点，广泛应用于智能手机、笔记本电脑、蓝牙、穿戴设备等方面。然而，锂离子电池等电化学装置不可避免会受到针刺、重物冲击等机械破坏，在受到机械破坏时容易发生短路，在短时间内放出大量热，导致起火失效，安全隐患大，尤其是正极片和负极片中的一者的集流体与另一者接触(如正极集流体与负极片接触)发生短路，安全隐患更大。因此，如何减少短路风险，提高电化学装置的安全性等性能，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种极片，具有良好的安全性等性能，能够有效解决现有技术存在的正极片和负极片易发生短路以及由此导致的电化学装置安全性等性能差的问题。

本发明的一方面，提供一种极片，包括基底，所述基底包括集流体和设置在集流体表面的保护层，所述保护层上还设置有活性物质层，所述保护层包括非活性材料，所述非活性材料包括无机材料，所述无机材料的热重分析的失重率为a，0.1％≤a≤10％，a＝(m₀-m₁)/m₀，m₀为所述无机材料经所述热重分析之前的质量，m₁为所述无机材料经所述热重分析之后的质量，所述热重分析之后的质量为将无机材料在惰性气氛下从25±5℃以20±2℃/min的升温速率升至900±20℃后的质量。

根据本发明的一实施方式，所述保护层还包括导电剂和粘结剂，基于所述保护层的总质量，所述非活性材料的质量百分比为60％～96％，所述导电剂的质量百分比为1％～10％，所述粘结剂的质量百分比为3％～30％。

根据本发明的一实施方式，所述无机材料包括氧化物、碳化物、氮化物、无机盐、第一碳包覆材料中的至少一种，所述第一碳包覆材料包含第一基体材料和存在于所述第一基体材料表面的第一碳层，所述第一基体材料包括氧化物、碳化物、氮化物、无机盐中的至少一种；其中，所述氧化物包括氧化铝、氧化钛、氧化镁、氧化锆、硫氧锑矿、氧化钡、氧化锰、氧化硅中的至少一种，所述碳化物包括金属碳化物和/或非金属碳化物，所述金属碳化物包括碳化钛、碳化钙、碳化铬、碳化钽、碳化钒、碳化锆、碳化钨中的至少一种，所述非金属碳化物包括碳化硼和/或碳化硅；所述氮化物包括金属氮化物和/或非金属氮化物，所述金属氮化物包括氮化锂、氮化镁、氮化铝、氮化钛、氮化钽中的至少一种，所述非金属氮化物包括氮化硼、五氮化三磷、四氮化三硅中的至少一种；所述无机盐包括碳酸盐和/或硫酸盐。

根据本发明的一实施方式，所述非活性材料还包括有机类材料，所述有机类材料包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和第二碳包覆材料，所述第二碳包覆材料包含第二基体材料和存在于所述第二基体材料表面的第二碳层，所述第二基体材料包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯中的至少一种。

根据本发明的一实施方式，所述无机材料的热分解温度大于或等于1200℃。

根据本发明的一实施方式，所述保护层的厚度H1与所述非活性材料的粒径关系满足H1≥2×D50，D50是在体积基准的粒径分布中，非活性材料从小粒径侧起、达到体积累积50％的粒径。