[发明专利]电化学装置和电子装置

说明书

本申请提供了电化学装置和电子装置。电化学装置包括电极，电极包括集流体、第一涂层、第二涂层和活性材料层，其中，第一涂层位于集流体和第二涂层之间，第二涂层位于第一涂层和活性材料层之间。第一涂层包括正温度系数材料和第一导电剂，第二涂层包括第二导电剂、粘结剂和增强体。本申请的实施例通过在集流体和活性材料层之间设置第一涂层和第二涂层，其中第一涂层中的正温度系数材料在高温下电阻增大，切断电子传输，防止电化学装置的短路。而第二涂层可以对第一涂层起到保护作用，确保第一涂层的性能的正常发挥。

技术领域

本申请涉及电化学储能领域，尤其涉及电化学装置和电子装置。

背景技术

随着电化学装置(例如，锂离子电池)的发展和进步，对其安全性能提出了越来越高的要求。而内部短路、过充等情况导致的大量放热是影响电化学装置的安全性能的重要因素。

为此，通常可以在外电路加入正温度系数(PTC)电阻片，在电化学装置温度升高时切断电流使电化学装置断路；或者对隔离膜进行结构或材料改性，使隔离膜闭孔温度下降，破膜温度升高，热收缩减小来减少电化学装置的内部短路；或者制备PTC混合电极或PTC包裹电极。然而，在外电路加入PTC电阻片的响应缓慢，不及时，在副反应产热较多时才起作用；关于隔离膜的结构或材料改性，由于隔离膜材料本身耐热性有限，闭孔与破膜温度差距小，高温破膜无法抑制，对电化学装置的安全性能改善有限；另外，PTC混合电极需增加导电剂与聚合物的量，影响电化学装置的能量密度，PTC包裹电极在材料层面加工困难，难以做到包裹均匀，影响材料本身性质。因此，仍期待进一步的改进。

发明内容

本申请的一些实施例提供了一种电化学装置，电化学装置包括电极，电极包括集流体、第一涂层、第二涂层和活性材料层，其中，第一涂层位于集流体和第二涂层之间，第二涂层位于第一涂层和活性材料层之间。第一涂层包括正温度系数材料和第一导电剂，第二涂层包括第二导电剂、粘结剂和增强体。

在一些实施例中，增强体包括磷酸铁锂、磷酸亚铁锂、二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝、勃姆石、氧化镁、氧化锆、二氧化钛、碳化硅、碳化硼、碳酸钡、钛酸钾、硫酸钡、三氧化二钒、聚醚醚酮、聚酰胺或纤维素粉中的至少一种。

在一些实施例中，基于第二涂层的总质量，增强体的质量百分含量为40％至98％，优选为60％至80％。

在一些实施例中，增强体的维氏硬度为600至2000，优选为800至1500。

在一些实施例中，增强体的颗粒球形度范围在0.5至1，优选为0.7至1。

在一些实施例中，增强体的Dv50为0.05μm至2μm，优选为0.2μm至1μm。

在一些实施例中，第二涂层的厚度为0.2μm至5μm。在一些实施例中，第二涂层中的第二导电剂、粘结剂和增强体的质量比为(1至20)∶(1至20)∶(60至98)。在一些实施例中，粘结剂包括聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙二醇、聚环氧乙烯、羧甲基纤维素盐、聚丙烯酰胺、聚马来酸酐、聚季胺盐、淀粉、壳聚糖、果胶、聚丙烯酸酯、聚氨醋、聚氯乙烯、天然橡胶乳液、氯丁乳液、丁腈乳液、丁苯乳液或苯丙乳液中的至少一种。

在一些实施例中，正温度系数材料满足以下条件中的至少一个：正温度系数材料的熔点为115℃至180℃；正温度系数材料包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈、聚甲醛、乙烯-醋酸乙烯共聚物或聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种；第一涂层中的正温度系数材料的质量含量为60％至98％。在一些实施例中，第一涂层的厚度为0.5μm至12μm。

在一些实施例中，第一导电剂和第二导电剂各自独立地包括导电炭黑、乙炔黑、石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、铝粉、镍粉或金粉中的至少一种。在一些实施例中，第一涂层中的第一导电剂的质量含量为2％至40％。