[发明专利]一种集流体及其制备方法、电化学储能装置

说明书

本发明涉及一种集流体及其制备方法、电化学储能装置，属于电化学储能装置技术领域。本发明的集流体，包括金属层，所述金属层在远离金属层的方向上依次设置有聚合物层和金属箔层；所述聚合物层包括绝缘聚合物微球和导电剂。本发明的集流体，在基底和金属箔层之间设置聚合物层，当集流体的温度升高至聚合物层中绝缘聚合物微球的熔化或软化温度时，绝缘聚合物微球迅速熔化成致密膜，通过减弱电子在金属箔层与基底之间的传输，从而阻止电池热失控反应，有效保障锂离子电池在使用过程中的安全性，提高过程、热箱及短路等条件下电池的安全性能。

技术领域

本发明涉及一种集流体及其制备方法、电化学储能装置，属于电化学储能装置技术领域。

背景技术

锂离子电池由于其能量密度高、功率密度高、环保等优势，已广泛应用于便携式消费电子领域。在一些滥用条件下，如针刺、挤压、撞击等，电池内部发生短路引起电池起火、爆炸，因此改善锂离子电池滥用条件下的安全问题成为进一步推广锂离子电池应用的必须克服的障碍。

锂离子电池在滥用条件下热失控的原因是：电池在挤压、针刺、挤压等短路条件下，传统的集流体与活性材料层接触，这种短路接触电阻小，电流大，容易触发一系列副反应，进而引起引发热失控，如申请公布号为CN102290578A的中国发明专利公开了一种柔软性集流体，如正极集流体包括是塑料层和镀铝层两个部分，负极集流体包括塑料层和镀铜层两个部分，正极和集流体和腹肌集流体的塑料层是聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料、聚丙烯塑料和聚苯乙烯塑料中的一种；该柔软性集流体可以有效提高锂离子电池的能量密度，但是与其他现有技术中的锂离子电池一样存在安全性能较差的问题。又如授权公告号为CN206878100U的中国实用新型专利公开了一种集流体，该集流体包括聚合物层以及多孔金属箔，多孔金属箔设置于所述聚合物层沿厚度方向的两个表面上；该集流体可以有效改善锂离子电池的针刺安全性能，但对过充、热箱及短路等安全性能的改善不明显。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有良好安全性能的电化学储能装置用集流体。

本发明还提供了一种上述集流体的制备方法和一种采用上述集流体的电化学储能装置。

为了实现以上目的，本发明的集流体所采用的技术方案是：

一种集流体，包括金属层，所述金属层在远离金属层的方向上依次设置有聚合物层和金属箔层；所述聚合物层包括绝缘聚合物微球和导电剂。

本发明的集流体，在金属层和金属箔层之间设置聚合物层，当集流体的温度升高至聚合物层中绝缘聚合物微球的熔化或软化温度时，绝缘聚合物微球迅速熔化成致密膜，通过减弱电子在金属箔层与金属层之间的传输，从而阻止电池热失控反应，有效保障锂离子电池在使用过程中的安全性，提高针刺、过充、热箱及短路等条件下电池的安全性能。

本发明的集流体可以只在金属层的一面依次设置聚合物层和金属箔层，也可以在金属层的两面均依次设置聚合物层和金属箔层。聚合物层和金属箔层均沿金属层的厚度方向设置。

本发明的集流体可采用现有技术中制备极片的方法采用本发明的集流体制备极片，并且既可以用于制备正极片也可以用于制备负极片。

优选的，上述集流体还包括塑料层，所述金属层设置在所述塑料层的表面上。将金属层设置于塑料层上，相较于常规技术中的金属箔集流体具有更加优异的安全性能。

优选的，所述绝缘聚合物微球的软化温度或熔点温度为85～150℃。绝缘聚合物微球为球状热敏感材料制成。

进一步优选的，所述绝缘聚合物微球由聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯酸酯、醋酸乙烯酯、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯/聚乙烯共聚物、苯乙烯-二乙烯苯共聚物、聚丙烯/橡胶共聚物、聚乙烯/橡胶共聚物中的至少一种形成。

优选的，所述聚合物层的厚度为0.5～6μm。聚合物层的厚度不能太厚，否则会增大极片的电阻。