一种锂离子电池极片的制作方法

本实用新型属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池极片。

背景技术：

随着现代社会的发展和人们环保意识的增强，越来越多的设备选择以锂电池作为电源，如手机、笔记本电脑、电动工具和电动汽车等等，这为锂电池的应用与发展提供了广阔的空间。其中，电动工具和电动汽车等所使用的锂电池一般称之为动力电池。

正、负极片是正极或负极活性物质分别和导电剂及粘结剂等混合均匀后，涂布在集流体上，经过烘干、辊压等工序制作而成。由于锂离子电池所使用的电极材料电化学反应活性较高，且电解液中含有大量易燃的有机溶剂，电池在使用过程中容易发生热失控，电池内部正、负极片没有相应的断路措施防止短路的发生，致使电池极片大量放热、燃烧。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种锂离子电池极片，能兼顾电池的高安全性能和高能量密度，在电池热失控时，该极片能有效防止短路，避免造成极片燃烧而进一步破坏电池内部结构。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种锂离子电池极片，包括集流体和设置于所述集流体两侧的活性物质层，还包括ptc材料层，所述ptc材料层涂覆于所述集流体与所述活性物质层之间，所述ptc材料层的厚度为0.02~1μm，所述ptc材料层的涂覆面密度为0.5~1g/m³。涂覆ptc材料层可以提高电池的安全性能，但涂覆的厚度过大会影响电池的能量密度。本实用新型提出在集流体上预涂覆厚度为0.02~1μm，面密度为0.5~1g/m³的ptc材料层，不会使极片在提升安全性能的同时因增厚增重而牺牲能量密度，兼顾了电池的高安全性能和高能量密度。

作为本实用新型所述的锂离子电池极片的一种改进，所述ptc材料层的厚度为0.5~1μm。

作为本实用新型所述的锂离子电池极片的一种改进，所述ptc材料层的涂覆面密度为0.7~1.2g/m³。

作为本实用新型所述的锂离子电池极片的一种改进，所述ptc材料层的涂覆面积大于或等于所述活性物质层的涂覆面积。ptc材料层的涂覆面积大于或等于活性物质层的涂覆面积，在电池发生热失控时，ptc材料层能完全切断集流体与活性物质层之间的电子通路。

作为本实用新型所述的锂离子电池极片的一种改进，所述ptc材料层的涂覆面积小于或等于所述集流体的面积。

作为本实用新型所述的锂离子电池极片的一种改进，所述电池极片为正极极片或负极极片，所述集流体为铝箔或铜箔。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供一种锂离子电池极片，包括集流体和设置于所述集流体两侧的活性物质层，还包括ptc材料层，所述ptc材料层涂覆于所述集流体与所述活性物质层之间，所述ptc材料层的厚度为0.02~1μm，所述ptc材料层的涂覆面密度为0.5~1g/m³。相比于现有技术，本实用新型的ptc材料层能兼顾电池的高安全性能和高能量密度，在电池发生热失控时，ptc材料层在温度上升至安全阈值后生效，电阻升高至无限大，切断集流体与活性物质层之间的电子通路，形成断路，防止短路造成极片燃烧进一步破坏电池内部结构。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

其中：1-集流体，2-活性物质层，3-ptc材料层。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和说明书附图，对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式并不限于此。

如图1所示，一种锂离子电池极片，包括集流体1和设置于集流体1两侧的活性物质层2，还包括ptc材料层3，ptc材料层3涂覆于集流体1与活性物质层2之间，ptc材料层3的厚度为0.02~1μm，ptc材料层3的涂覆面密度为0.5~1g/m³。ptc材料层3的涂覆面积大于或等于活性物质层2的涂覆面积。ptc材料层3的涂覆面积小于或等于集流体1的面积。

其中，电池极片为正极极片或负极极片，集流体1为铝箔或铜箔。

优选的，ptc材料层3的厚度为0.5~1μm。

优选的，ptc材料层3的涂覆面密度为0.7~1.2g/m³。

优选的，ptc材料层3由粘结剂、溶剂和ptc材料混合制成。其中，ptc材料为以钛酸钡/钛酸锶/钛酸铅为主要成分的烧结体，可根据实际需要的安全温度阈值调整三者及其加入量的比例。安全温度阈值可在70~120℃之间取值，误差约2℃。溶剂可以由nmp/去离子水/丙酮的一种或几种组合而成。溶剂的加入量可根据实际操作进行调整，可在1~100份之间。粘结剂为pvdf/la系列/聚丙烯酸的一种或多种组成，用以改善ptc材料与ptc材料、ptc材料与集流体之间的粘结性能。

本实用新型的作用原理为：由于ptc材料是一种典型的具有温度敏感性的电阻，超过一定的温度（安全温度阈值）时，该ptc材料的电阻值随着温度的升高呈阶跃式的增大。当锂离子电池通过外部电路发生滥用时，当电池升温到达ptc材料的安全温度阈值时，ptc材料层3将形成电子绝缘层，使得与之相连的活性物质层1与集流体1之间无法形成回路，断开与外电路的连接，阻止因外电路发生滥用等引起的安全问题。

涂覆ptc材料层可以提高电池的安全性能，但涂覆的厚度过大会影响电池的能量密度。本实用新型提出在集流体上预涂覆厚度为0.02~1μm，面密度为0.5~1g/m³的ptc材料层，不会使极片在提升安全性能的同时因增厚增重而牺牲能量密度，兼顾了电池的高安全性能和高能量密度。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

技术特征：

1.一种锂离子电池极片，包括集流体和设置于所述集流体两侧的活性物质层，其特征在于：还包括ptc材料层，所述ptc材料层涂覆于所述集流体与所述活性物质层之间，所述ptc材料层的厚度为0.02~1μm，所述ptc材料层的涂覆面密度为0.5~1g/m³。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池极片，其特征在于：所述ptc材料层的厚度为0.5~1μm。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池极片，其特征在于：所述ptc材料层的涂覆面密度为0.7~1.2g/m³。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池极片，其特征在于：所述ptc材料层的涂覆面积大于或等于所述活性物质层的涂覆面积。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池极片，其特征在于：所述ptc材料层的涂覆面积小于或等于所述集流体的面积。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池极片，其特征在于：所述电池极片为正极极片或负极极片，所述集流体为铝箔或铜箔。

技术总结
本实用新型属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池极片，包括集流体和设置于所述集流体两侧的活性物质层，还包括PTC材料层，所述PTC材料层涂覆于所述集流体与所述活性物质层之间，所述PTC材料层的厚度为0.02～1μm，所述PTC材料层的涂覆面密度为0.5～1g/m3。相比于现有技术，本实用新型的PTC材料层能兼顾电池的高安全性能和高能量密度，在电池发生热失控时，PTC材料层在温度上升至安全阈值后生效，电阻升高至无限大，切断集流体与活性物质层之间的电子通路，形成断路，防止短路造成极片燃烧进一步破坏电池内部结构。

技术研发人员：黄禹;李龙
受保护的技术使用者：江苏塔菲尔新能源科技股份有限公司;东莞塔菲尔新能源科技有限公司;深圳塔菲尔新能源科技有限公司
技术研发日：2018.10.29
技术公布日：2020.05.19