复合极片、电芯和电池的制作方法

1.本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种复合极片、电芯和电池。


背景技术：

2.为了使钴系、锰系、三元材料电池通过针刺实验，针对极片的加工，目前业界普遍使用的方法为在正极铝箔与正极活性物质层之间涂一层安全涂层，安全涂层由高分子基体、导电材料和无机填料组成。
3.然而，安全涂层处于集流体和电化学活性物质层的中间，不提供或只提供极少的活性锂离子，会增加极片厚度，降低电池体积和质量能量密度；同时，为了提高针刺通过率将安全涂层加厚时，会增加电池内阻，降低电池性能。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例的一个目的在于：提供一种复合极片，其能够提高电池的安全性，提高其质量和体积能量密度。
5.本实用新型实施例的另一个目的在于：提供一种电芯和电池，其安全系数高，能量密度高。
6.为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
7.第一方面，提供一种复合极片，包括有机基材层、热敏涂层和导电镀层，所述有机基材层具有相背的两个涂覆侧面，两个所述涂覆侧面上均设置有所述热敏涂层，两个所述热敏涂层远离所述有机基材层的一侧面均设置有所述导电镀层。
8.作为复合极片的一种优选方案，所述热敏涂层的熔点为t，110℃≤t≤200℃。
9.作为复合极片的一种优选方案，所述热敏涂层包含石蜡、聚乙二醇、硬脂酸、软脂酸、pvdf、羧酸改性的pvdf、丙烯酸改性的pvdf、pvdc、羧酸改性的pvdc、丙烯酸改性的pvdc、pvdf共聚物、pvdc共聚物、pmma或sbr。
10.作为复合极片的一种优选方案，所述有机基材层为高塑性聚合物基材层。
11.作为复合极片的一种优选方案，两层所述热敏涂层的总厚度≥1微米。
12.作为复合极片的一种优选方案，每层所述导电镀层的厚度≥1微米；和/或，所述有机基材层的厚度≤8微米。
13.作为复合极片的一种优选方案，所述有机基材层的厚度≥3微米；和/或，每层所述导电镀层的厚度≤2微米。
14.作为复合极片的一种优选方案，所述导电镀层为铜层或铝层。
15.第二方面，提供一种电型，包括上述的复合极片。
16.第三方面，提供一种电池，包括上述的电芯。
17.本实用新型的有益效果为：当钢针插入电池时，会造成电池内短路，使得电池内部温度急剧上升，此时热敏涂层在高温下膨胀或熔化，包裹钢针和电池正负极片之间的短路点，并阻隔二者间的接触，使得内短路点被断开或减少内短路点钢针和正负极片导电镀层
的接触面积，缓解或断开内短路反应，提高针刺通过率；通过在有机基材层和导电镀层间设置热敏涂层，可以提高电池的安全性不增加复合极片的厚度，提升电池质量和体积能量密度。
附图说明
18.下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
19.图1为本实用新型实施例所述复合极片示意图。
20.图中：
21.1、有机基材层；2、热敏涂层；3、导电镀层。
具体实施方式
22.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
24.如图1所示，本实用新型提供的一种复合极片，包括有机基材层1、热敏涂层2和导电镀层3，有机基材层1具有相背的两个涂覆侧面，两个涂覆侧面上均设置有热敏涂层2，两个热敏涂层2远离有机基材层1的一侧面均设置有导电镀层3。当钢针插入电池时，会造成电池内短路，使得电池内部温度急剧上升，此时热敏涂层2在高温下膨胀或熔化，包裹钢针和电池正负极片之间的短路点，并阻隔二者间的接触，使得内短路点被断开或减少内短路点钢针和正负极片导电镀层3的接触面积，缓解或断开内短路反应，提高针刺通过率；通过在有机基材层1和导电镀层3之间设置热敏涂层2，可以提高电池的安全性的同时不增加复合极片的厚度，提升电池的质量和体积能量密度。
25.进一步地，热敏涂层2的熔点为t，110℃≤t≤200℃。通过设置110℃≤t≤200℃，可以使得热敏涂层2的熔点温度更贴近电池热失控的温度，从而能够保证电池在针刺实现下热失控时热敏涂层2能够熔化变形包裹钢针，也能够保证电池正常作业时热敏涂层2不会熔化。
26.可选地，热敏涂层2可以选用石蜡、聚乙二醇、硬脂酸、软脂酸、pvdf(polyvinylidene difluoride，聚偏二氟乙烯)、羧酸改性的pvdf、丙烯酸改性的pvdf、pvdc(polyvinylidene chloride，聚偏二氯乙烯)、羧酸改性的pvdc、丙烯酸改性的pvdc、pvdf共聚物、pvdc共聚物、pmma(polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)或sbr(polymerized styrene butadiene rubber，丁苯橡胶)，上述材料的熔点均处于110℃-200℃温度范围，保证热敏涂层2在热失控下能够熔化。
27.进一步地，有机基材层1为高塑性聚合物基材层。在本实施例中，有机基材层1可以选择pet(polyethylene glycol terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、pp(polypropy23dx06168fnum-cnlene，聚丙烯)等高塑性聚合物，这样能够减少复合极片在热失控环境下针刺产生的形变，降低电池的短路风险，提升电池的安全性能。
28.优选地，两层热敏涂层2的总厚度≥1微米，通过设置热敏涂层2的厚度不小于1微米，在针刺试验下，可以提升热敏涂层2受热熔化之后对钢针的包裹效果，提升电池的安全性能；一可选的实施例中，两层热敏涂层2的总厚度≥4微米。通过设置热敏涂层2的厚度不小于4微米，在针刺试验下，当热敏涂层2熔化之后，由于热敏涂层2的厚度较大，热敏涂层2的流动范围会变大，进一步提升热敏涂层2受热熔化之后对钢针的包裹效果，提升电池的安全性能。例如，热敏涂层2的厚度可以是1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米等等。
29.进一步地，热敏涂层2包含5％-10％的导电碳和30％-50％的氧化铝，其中，氧化铝为超细氧化铝，氧化铝可以由其他热敏材料替代。例如，导电碳的含量可以是5％、6％、7％、8％、9％、10％等等，氧化铝(热敏材料)的含量可以是30％、35％、40％、45％、50％等等。
30.进一步地，导电镀层3的厚度≥1微米，有机基材层1的厚度≥3微米。通过设置导电镀层3的厚度不小于1微米，可以保证复合极片的能量密度，保证电池的性能；在本实施例中，有机基材层1起到支撑作用，设置有机基材层1的厚度不小于3微米，可以减少复合极片的变形，提升复合极片的强度。
31.优选地，有机基材层1的厚度≤8微米，即有机基材层1的厚度处于3微米-8微米之间。例如，有机基材层1的厚度可以是3微米、3.5微米、4微米、4.5微米、5微米、5.5微米、6微米、6.5微米、7微米、7.5微米、8微米等等。导电镀层3的厚度≤2微米，即导电镀层3的厚度处于1微米-2微米之间。例如，导电镀层的厚度可以是1.1微米、1.2微米、1.3微米、1.4微米、1.5微米、1.6微米、1.7微米、1.8微米、1.9微米、2微米等等。
32.进一步地，在本实施例中，导电镀层3为铜层或铝层。本实施例中的复合极片应用在铜铝电池上，因此，对应电池正极的复合极片，其导电镀层3为铝层，对应电池负极的复合极片，其导电镀层3为铜层。本实施例中的复合极片相比纯铜/铝箔有价格优势，另外本实施例中的复合极片重量更轻，可以降低锂离子电池成本并提高质量能量密度。
33.本实施例还提供了一种电芯，包括上述任一实施例中的复合极片，由于复合极片的质量好、能量密度高，安全系数高，因此，包括有此复合极片的电芯安全系数高，能量密度高。
34.本实施例还提供了一种电池，包括上述实施例的电芯。由于电芯的安全系数高，能量密度高，因此，包括有此复合极片的电池安全系数高，能量密度高。
35.于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
36.在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例
中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
37.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
38.以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种复合极片，其特征在于，包括有机基材层、热敏涂层和导电镀层，所述有机基材层具有相背的两个涂覆侧面，两个所述涂覆侧面上均设置有所述热敏涂层，两个所述热敏涂层远离所述有机基材层的一侧面均设置有所述导电镀层。2.根据权利要求1所述的复合极片，其特征在于，所述热敏涂层的熔点为t，110℃≤t≤200℃。3.根据权利要求1所述的复合极片，其特征在于，所述热敏涂层包含石蜡、聚乙二醇、硬脂酸、软脂酸、pvdf、羧酸改性的pvdf、丙烯酸改性的pvdf、pvdc、羧酸改性的pvdc、丙烯酸改性的pvdc、pvdf共聚物、pvdc共聚物、pmma或sbr。4.根据权利要求1所述的复合极片，其特征在于，所述有机基材层为高塑性聚合物基材层。5.根据权利要求1所述的复合极片，其特征在于，两层所述热敏涂层的总厚度≥1微米。6.根据权利要求1所述的复合极片，其特征在于，每层所述导电镀层的厚度≥1微米；和/或，所述有机基材层的厚度≤8微米。7.根据权利要求1所述的复合极片，其特征在于，所述有机基材层的厚度≥3微米；和/或，每层所述导电镀层的厚度≤2微米。8.根据权利要求1-7任一项所述的复合极片，其特征在于，所述导电镀层为铜层或铝层。9.一种电芯，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的复合极片。10.一种电池，其特征在于，包括权利要求9所述的电芯。

技术总结
本实用新型公开一种复合极片、电芯和电池，其中复合极片包括有机基材层、热敏涂层和导电镀层，有机基材层具有相背的两个涂覆侧面，两个涂覆侧面上均设置有热敏涂层，两个热敏涂层远离有机基材层的一侧面均设置有导电镀层。当钢针插入电池时，会造成电池内短路，使得电池内部温度急剧上升，此时热敏涂层在高温下膨胀或熔化，包裹钢针和电池正负极片之间的短路点，并阻隔二者间的接触，使得内短路点被断开或减少内短路点钢针和正负极片导电镀层的接触面积，缓解或断开内短路反应，提高针刺通过率。通过率。通过率。


技术研发人员：潘驭一 刘云 黄彬彬
受保护的技术使用者：惠州亿纬锂能股份有限公司
技术研发日：2023.03.30
技术公布日：2023/9/3