[发明专利]一种集流体、极片、电池及设备

说明书

本发明公开了一种集流体，包括支撑层，杨氏模量5～30Gpa且90℃12h收缩率为不大于1%的高分子聚合物膜，具有相对的第一表面和第二表面；导电层，设置于支撑层的第一表面和/或第二表面。该集流体以高分子聚合物膜作为支撑层，集流体质轻，有助于降低电池的重量，提升能量密度，提高电池比能量；集流体在短路的瞬间发生熔断与收缩，聚合物支撑层在正负极之间迅速形成位阻效应，阻止进一步发生短路现象，提高电池安全性。本发明还公开了一种基于集流体的极片、电池和设备。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种集流体、极片、电池及设备。

背景技术

随着日益增长的锂电池需求以及对锂离子电池高能量密度的追求，与以锂离子二次电池为代表的电池相比，三元高镍电池能量密度大，但是三元高镍电芯在极端情况易爆炸，例如穿钉、针刺，亟需寻找新型材料来改善安全问题。

针对上述极端情况的爆炸缺陷，现有技术中多采用对集流体箔材打孔、使用PTC热敏电阻方式来抑制热暴走，但上述解决方法会影响电池性能，且对电池热暴走的抑制效果不明显。

发明内容

本发明的目的之一在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种集流体，集流体厚度均匀、导电性和机械性能良好，电池针刺、高温等极端条件下不发生爆炸、发火发烟等反应，安全性高。

为了实现上述技术效果，本发明的技术方案为：一种集流体，包括：

支撑层，杨氏模量5～30Gpa且90℃12h收缩率为不大于1％的高分子聚合物膜，具有相对的第一表面和第二表面；

导电层，设置于所述支撑层的第一表面和/或第二表面。

导电层可选的设置于导电层的一表面，或者双面，优选设置于双面。具体的，支撑层材质所满足的杨氏模量例如5Gpa、8Gpa、10Gpa、12Gpa、15Gpa、18Gpa、20Gpa、22Gpa、25Gpa、27Gpa或30Gpa等点值以及包含上述任意两个点值的区间值，进一步优选为6-10Gpa。支撑层材质所满足的90℃12h收缩率例如：0.15％、0.3％、0.5％、0.7％、0.9％或1％等点值以及包含上述任意两个点值的区间值，进一步优选为0.5％-0.8％。

优选的技术方案为，还包括：粘接层，设置于所述支撑层和所述导电层之间，所述粘接层的主要组成为固体氧化物。导电层具有厚度方向相对的第一表面和第二表面，导电层的第一表面设置有支撑层，导电层的第二表面设置粘接层。粘接层能提升支撑层的聚合物与导电层之间的附着力，附着力提升可以降低导电层与支撑层之间剥离的风险，提升电芯制造的良率，提升电芯的性能。以粘接层质量100％计，粘接层中的固体氧化物质量百分比为80～100％。粘接层的固体氧化物包括常温下为固体的金属氧化物和非金属氧化物。金属氧化物选自氧化铝、氧化钛等，非金属氧化物选自聚乙烯醇、树脂、聚酰亚胺,聚丙烯酸等。

优选的技术方案为，还包括：抗氧化层，设置于所述导电层背向所述支撑层的表面；所述粘接层的主要组成为固体氧化物。导电层具有厚度方向相对的第一表面和第二表面，导电层的第一表面设置支撑层，导电层的第二表面设置抗氧化层。进一步的，导电层的第一表面设置粘接层，导电层的第二表面设置抗氧化层。抗氧化层能防止集流体在电池实际使用过程中氧化，集流体的内部氧化存在导致导电层剥落的可能，剥落的导电层可能会导致电芯发生热失控等安全风险。抗氧化层的固体氧化物包括常温下为固体的金属氧化物和非金属氧化物。金属氧化物选自氧化铝、氧化钛等，非金属氧化物选自烷基碳酸酯、锂的硫化物等。

优选的技术方案为，所述高分子聚合物膜为单层，或为两层以上的复合膜；所述支撑层的高分子材料为选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚丙烯、聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯中的至少一种；

所述导电层为金属层，或者其主要组成为金属；所述导电层的金属为选自铝、铜、锡、锌中的至少一种。