[发明专利]一种电芯结构以及二次电池

说明书

本发明属于二次电池技术领域，尤其涉及一种电芯结构以及二次电池，包括正极片、隔膜和负极片，所述隔膜分隔所述正极片和所述负极片，所述正极片包括正极集流体以及热熔胶，所述负极片包括负极集流体以及半导体材料，隔膜包括膜主体以及调节膜，所述热熔胶设置于正极集流体与调节膜之间，所述半导体材料设置于负极集流体与调节膜之间。本发明的电芯结构在温度升高时，正极片的热熔胶受热收缩，使调节膜的膜孔打开，负极片的半导体材料受热膨胀并穿伸过调节膜的膜孔，并与正极集流体接触，从而发生短路，由于半导体材料的阻抗大的性能，短路电流小，电芯从而缓缓将能量释放，避免电芯进一步升温，进而解决电芯高温热失控的问题。

技术领域

本发明属于二次电池技术领域，尤其涉及一种电芯结构以及二次电池。

背景技术

锂离子电池因具有能量密度大、自放电小、工作温度范围宽、没有环境污染等优点，被广泛应用于各种数码产品和移动设备上。而随着锂离子电池快充性能和能量密度的不断提升，电池的热安全性成为了极大的挑战。

商业化锂离子电池通常采用材料体系的调整来提高电池的热稳定性，如提高阴极材料的掺杂包覆来提高阴极活性材料的热稳定性；提高隔膜的厚度来降低高温条件下隔膜的热收缩，从而提升电池热稳定性；降低阳极材料比表面积等方式来降低阳极材料的活性来提高热稳定性。这些方法一定程度上可以提升锂离子电池的热安全性，降低锂离子电池的高温热失控几率，但随之带来的是锂离子电池能量密度的降低或快充性能的损失，同时不能彻底解决高温热失控。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种电芯结构，在高温时能够缓慢释放能量，从而解决高温热失控的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电芯结构，包括正极片、隔膜和负极片，所述隔膜分隔所述正极片和所述负极片，所述正极片包括正极集流体以及涂覆于正极集流体的热熔胶，所述负极片包括负极集流体以及涂覆于负极集流体的半导体材料，隔膜包括膜主体以及与膜主体并列设置的调节膜，所述调节膜的孔径大于膜主体的孔径，所述热熔胶设置于正极集流体与调节膜之间，所述半导体材料设置于负极集流体与调节膜之间。

隔膜设置有膜主体和调节膜，膜主体分隔正极集流体和负极集流体，具有细小的膜孔，为多孔隔膜，能导通离子，使锂离子能正常穿过隔膜在阴阳极间往复输运，但物理上隔绝电池阴阳极接触杜绝短路；调节膜具有多个较大的膜孔，正常温度时，热熔胶堵塞调节膜的膜孔，当温度升高至一定温度且达到热熔胶的热熔温度时热熔胶收缩，使膜孔打开，并露出正极集流体，半导体材料受热膨胀并穿过调节膜的膜孔，与正极集流体接触，从而使正负极短路，同时由于半导体材料的电阻抗大的性能，正负极短路电流较小，发热缓慢，电池缓慢释放能量，而不致于热失热，从而解决电池高温热失控问题。

优选地，所述热熔胶为热熔收缩性热熔胶，所述热熔胶的热熔温度为90~130℃。热熔胶受热时会收缩，使调节膜的膜孔打开，露出正极集流体，热熔胶的热熔温度低于基膜的热熔温度，进而能够在较低温度下释放能量，避免热失控。

优选地，所述膜主体的孔径为0.01~4µm，调节膜的孔径为100~600µm。膜主体的孔径为0.01µm、0.05µm、0.1µm、0.5µm、1µm、1.5µm、2µm、2.5µm、3µm、4µm，调节膜的孔径为100µm、120µm、160µm、220µm、250µm、300µm、350µm、460µm、490µm、520µm、540µm、580µm、600µm。

优选地，所述调节膜的孔径大于半导体材料的中位数粒径。

优选地，所述热熔胶涂覆于正极集流体的至少一边缘，所述半导体材料涂覆于负极集流体的至少一边缘，热熔胶涂覆区域与半导体材料涂覆区域相对。热熔胶涂覆位置和半导体材料涂覆位置可根据使用情况进行设置。热熔胶和半导体材料的涂覆位置可以设置于集流体的四周，可以设置于集流体的一侧边。