[实用新型]锂离子电池正极集流体和包含该集流体的正极极片

说明书

技术领域

本实用新型属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种高安全性的锂离子电池正极集流体和包含该正极集流体的正极极片。

背景技术

锂离子电池具有的能量密度和循环寿命都是其它化学电源所不能比拟的，但相较而言，锂离子电池也是化学电源中最危险的电池之一，在滥用的情况下，尤其是发生机械破坏时，锂离子电池会发生危险的短路和放热反应，造成电池燃烧甚至发生爆炸事故，此类事故屡有发生，并造成了重大的损失。因此安全问题是锂离子电池生产厂商和研究人员所关注的一个重点问题。

研究者在锂离子电池安全领域的研究结果表明：在电池遭到机械破坏时，最危险的短路方式是正极集流体与负极涂层的接触，这种接触会瞬间释放大量的热量使短路点温度急剧升高造成热失控，其原因在于正极集流体铝箔与负极涂层间的电阻与电池本身内阻接近，根据电流分配的计算，其短路点热功率最大。而在电池遭到机械破坏时，正极粉料较易脱落，裸露的铝箔不可避免地会与负极涂层接触，因此锂离子电池较难通过机械破坏测试，如穿钉，撞击和挤压等常规测试项目。

公开号为CN1320282A、名称为“包括PTC聚合物的复合电极”的专利申请通过在集流体上涂敷具有正温度系数（PTC）的聚合物导电层，以期在发生短路升温时，电池的内阻提高，从而减少短路电流，进而提高安全性能。但由于压延铝箔具有较大的厚度，通常在10μm以上，在该压延铝箔被破坏时，会形成大量的毛刺，从而增加了正极集流体与负极涂层接触的机会，在电池遭受机械破坏时，其安全性能无法得到完全的保障。

此外，在目前应用的常规铝箔集流体中，也有研究者采用打孔方式制作出多孔铝箔，以制造出具有立体结构的正极集流体，这种结构的正极集流体对改进正极涂层的附着力，提高电池的安全性能有一定帮助，但不能从根本上解决电池的安全问题。

有鉴于此，确有必要提供一种高安全性的锂离子电池正极集流体和包含该集流体的正极极片，该正极极片可以有效地提高电池的安全性能。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种高安全性的锂离子电池正极集流体。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种锂离子电池正极集流体，包括导电高分子材料薄膜层和镀铝层，所述镀铝层设置于所述导电高分子材料薄膜层的至少一个表面，所述导电高分子材料薄膜层的至少一个表面设置有凸起，所述镀铝层的厚度为0.1μm~2.0μm。优选的，凸起和镀铝层设置于导电高分子材料薄膜层的同一个表面上。或者，所述镀铝层设置于所述导电高分子材料薄膜层的正反两个表面，并且位于导电高分子材料薄膜层的正反两个表面上的镀铝层的厚度相等。

相对于现有技术，本实用新型采用由导电高分子材料薄膜层和镀铝层复合而成的正极集流体代替常规的压延铝箔的主要目的在于：由于导电高分子材料的电导率低于铝，所以以导电高分子材料薄膜层作为主体的集流体，可以明显改变电池内部电阻的分布，当电池内部发生短路时，正极集流体—负极涂层短路这种常规锂离子电池内最危险的短路方式由于电池内部电阻的改变而变得比较温和，不易造成危险的放热和失控，从而提高了电池的安全性能。但单纯使用导电高分子材料薄膜层作为正极集流体会使电池内阻明显增大，影响电池的电性能，而在导电高分子材料薄膜层的至少一个表面上设置镀铝层则可以适当提高该正极集流体的导电率，并保护较为脆弱的导电高分子材料薄膜层以利于加工。 

此外，采用导电高分子材料薄膜层而非其它非导电性高分子材料薄膜的原因在于：要达到相同的集流体电导率，采用导电高分子材料薄膜层所需的镀铝层更薄，也就是说，导电高分子材料薄膜层的使用可以保证使用较薄的镀铝层仍然能够使得正极集流体拥有足够的电导率；而在电池内部短路时，越薄的镀铝层就越容易在短路点周围瞬间烧毁，使短路中止，避免持续短路造成的热量积累和失控，因此镀铝层越薄越有利于提高电池的短路安全性。

凸起的设置则可以改善该正极集流体对正极涂层的粘接力和膜片电阻，对电池性能的提升具有一定的作用。而且对聚合物薄膜而言，实现这种凸起结构是比较容易的，通过多种加工方法如热压、模具成型等均可以实现。与此相反，金属箔一般只能采用打孔方式实现立体结构，而难以通过在表面设置凸起来实现立体结构。

作为本实用新型锂离子电池正极集流体的一种改进，所述凸起的形状设置为圆柱形、三菱柱形、四棱柱、六棱柱或八棱柱。凸起的设置可以增加正极集流体与正极涂层之间的接触面积，从而增大正极集流体和正极涂层之间的粘合力。这几种形状较易实现。