一种提高电芯炉温通过率的极片及包括该极片的电池的制作方法

本发明属于电池，具体涉及一种提高电芯炉温通过率的极片及包括该极片的电池。

背景技术：

1、目前随着锂离子电池的普及，现在的电池需要满足高能量密度以及高快充能力，即需要达到15分钟充电量在80％以上的标准，解决以上快充的方案可以是采用极耳中置结构或者多极耳结构(如图1所示的半极耳结构或全极耳结构)。但是在此情况下，具有多极耳结构的电池的炉温通过率偏低，使其安全性能无法得到保障，这严重制约了锂离子电池的应用与推广。

技术实现思路

1、为了改善现有技术的不足，本发明提供一种提高电芯炉温通过率的极片及包括该极片的电池。研究发现，由于现有的极耳(铝极耳或镍极耳)都是热的良导体，能够很好地将热量传导到电芯内部，引起电芯内部极耳处温度的上升，达到甚至超过隔膜的玻璃化温度，使得极片中靠近极耳处的隔膜出现明显的受热收缩，裸露处正负极直接接触导致出现短路放电现象；持续的放热还会进一步导致电芯内部sei膜以及电解液的分解产热，最终达到热失控的状态，使得多极耳电池的炉温(热滥用)项目的通过率极低或者全部失效。

2、本发明通过在极片中引入隔热涂层，所述隔热涂层能够提高极片的电导率和隔绝极耳在外吸收热量并且往电芯内部传导的路径，使得由极耳传导给电芯内部的热量隔绝在极片的隔热涂层的边缘，保护极耳处的隔膜不会持续受到外部热源的烘烤而出现隔膜热收缩进而导致正负极片出现短接现象，减少因隔膜出现热收缩导致的内部热紊乱失效，提高电芯在炉温测试中的通过率。

3、本发明目的是通过如下技术方案实现的：

4、一种极片，所述极片包括集流体、活性物质层和隔热涂层；所述集流体包括沿集流体宽度方向依次设置的第一区域、第二区域和第三区域；其中，所述隔热涂层设置在第二区域上，所述活性物质层设置在第三区域上。

5、根据本发明的实施方式，所述集流体包括沿集流体宽度方向依次相连设置的第一区域、第二区域和第三区域。

6、根据本发明的实施方式，所述极片为正极片或负极片。

7、根据本发明的实施方式，所述集流体为正极集流体或负极集流体。

8、根据本发明的实施方式，所述正极集流体为铝箔、多孔铝箔、涂炭铝箔等中的至少一种。

9、根据本发明的实施方式，所述负极集流体为铜箔、多孔铜箔、涂炭铜箔等中的至少一种。

10、根据本发明的实施方式，所述隔热涂层包括晶体材料、粘结剂和导电剂，所述晶体材料的化学式为tlsb3co。

11、根据本发明的实施方式，所述隔热涂层中各组分的质量百分含量为：94wt％～99.8wt％的晶体材料，0.1wt％～3wt％的粘结剂，0.1wt％～3wt％的导电剂。

12、根据本发明的实施方式，所述隔热涂层中各组分的质量百分含量为：94wt％～98wt％的晶体材料，1wt％～3wt％的粘结剂，1wt％～3wt％的导电剂。

13、根据本发明的实施方式，所述晶体材料tlsb3co的熔点750℃，所述晶体材料tlsb3co的密度为8.2g/cm3，所述晶体材料tlsb3co的分子量为628，所述晶体材料tlsb3co的莫氏硬度为2.5。

14、根据本发明的实施方式，所述晶体材料tlsb3co的晶体结构如图4所示。

15、根据本发明的实施方式，所述晶体材料tlsb3co可以为本领域已知的方法制备得到，也可以通过商业途径购买后获得。

16、根据本发明的实施方式，所述晶体材料tlsb3co具有由钴原子和锑原子构成的“笼子”搭建成的框架结构，且每个“笼子”内部填充单个铊原子。

17、根据本发明的实施方式，常规材料的导热是来自于原子整齐划一的振动，而本发明的晶体材料tlsb3co具有由钴原子和锑原子构成的“笼子”搭建成的框架结构”结构，这使得整个晶体材料在受热时，铊原子只能各自在可能的方向随机来回振动，而不能形成整齐划一的阵式振荡，这样就阻止了热量的传递。但电流的传导过程主要依靠金属电子的流动，因而不受影响。因此，本发明的晶体材料tlsb3co具有只导电不导热的作用，使得极片上的极耳处不能将外部热源源源不断地传导到电芯内部，无法对电芯内部的隔膜进行持续加热影响，使得极耳处的隔膜不受损或者受损程度大幅度降低，最大程度地避免正负极片短路的风险，进而提高电芯炉温通过率。此外，所述隔热涂层的设置还可以增大导体的横截面积，增大电流的通过能力(即瞬时电流)，使电芯的升温效果不明显，进一步提高电池的安全性能。

18、根据本发明的实施方式，所述第一区域上不涂覆涂层。

19、根据本发明的实施方式，所述第一区域作为预留区域，用于形成极耳。

20、根据本发明的实施方式，所述第一区域用于形成多极耳；示例性地，用于形成全极耳结构的极耳或半极耳结构的极耳。

21、根据本发明的实施方式，所述半极耳结构是将第一区域冲压形成多个极耳，确保极片卷绕后，每一圈形成一个极耳；所述全极耳结构是将第一区域冲压形成多个极耳，确保极片卷绕后，每一折形成一个极耳。

22、根据本发明的实施方式，所述全极耳结构和半极耳结构如图1所示。

23、根据本发明的实施方式，所述第一区域的宽度为10mm～30mm，例如为10mm、16mm、18mm、20mm、22mm、24mm、25mm、28mm或30mm

24、根据本发明的实施方式，所述第二区域的宽度为0.5mm～5mm，例如为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm。

25、根据本发明的实施方式，所述第三区域的宽度为50mm～100mm，例如为50mm、55mm、60mm、65mm、70mm、75mm、80mm、85mm、90mm、95mm或100mm。

26、根据本发明的实施方式，所述活性物质层的厚度和所述隔热涂层的厚度相同。

27、根据本发明的实施方式，所述活性物质层包括活性物质、粘结剂和导电剂。

28、根据本发明的实施方式，所述活性物质层中各组分的质量百分含量为：80～99.8wt％的活性物质、0.1～10wt％的导电剂、0.1～10wt％的粘结剂。

29、优选地，所述活性物质层中各组分的质量百分含量为：90～99.6wt％的活性物质、0.2～5wt％的导电剂、0.2～5wt％的粘结剂。

30、根据本发明的实施方式，所述导电剂选自导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管、金属粉、碳纤维中的至少一种。

31、根据本发明的实施方式，所述粘结剂选自羧甲基纤维素钠、丁苯胶乳、聚四氟乙烯、聚氧化乙烯中的至少一种。

32、根据本发明的实施方式，所述活性物质为正极活性物质或负极活性物质。

33、根据本发明的实施方式，所述负极活性物质选自人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、硬碳、软碳、含锂金属复合氧化物材料、硅氧负极材料(siox(0<x<2))和硅碳负极材料中的至少一种。

34、根据本发明的实施方式，所述正极活性物质选自锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂三元材料、镍锰酸锂、富锂锰基材料中的至少一种。

35、本发明还提供一种电池，所述电池包括上述的极片。

36、本发明的有益效果：

37、本发明提供了一种提高电芯炉温通过率的极片及包括该极片的电池。本发明利用晶体材料的导电不导热现象，充分发挥该晶体材料的热隔绝性质，能够提高极片的电导率和隔绝极耳在外吸收热量并且往电芯内部传导的路径，使得由极耳传导给电芯内部的热量隔绝在极片的隔热涂层的边缘，保护极耳处的隔膜不会持续受到外部热源的烘烤而出现隔膜热收缩进而导致正负极片出现短接现象，减少因隔膜出现热收缩导致的内部热紊乱失效，提高电芯在炉温测试中的通过率。