安全涂层组合物、正极片、二次电池和电子设备的制作方法

本申请涉及电池，具体涉及一种安全涂层组合物、正极片、二次电池和电子设备。

背景技术：

1、以锂离子电池为代表的二次电池由于具备高能量密度，长循环寿命，高安全性，快速充电能力等特性而被广泛应用于数码电子产品，储能，无人机，电动工具，电动车等产品上。随着二次电池的应用，对其安全性能的要求也越来越高。目前可在正极片上制造具有一定电阻的安全涂层，增加电池的内阻，可防止电池短路而发生的热失控，但是随着电池的长时间使用，内阻进一步增加，会影响电池的电性能。因此，需要提高电池安全性能的同时，兼顾其电性能。

技术实现思路

1、本申请提供了一种安全涂层组合物、正极片、二次电池和电子设备，旨在通过降低安全涂层的内阻增长率，来同时兼顾电池的电性能和安全性能。

2、第一方面，本申请提供了一种安全涂层组合物，包括无机颗粒、导电剂和粘结剂，所述导电剂包括碳纳米管簇，其中，所述碳纳米管簇由多根束状排列的碳纳米管单元组成，所述碳纳米管簇的直径＞0.2μm；所述无机颗粒和导电剂组成的混合物的颗粒度dv10μm满足0.05μm≤dv10μm≤1μm，所述碳纳米管簇的平均直径为dμm，所述粘结剂在安全涂层组合物中的质量百分含量为a，所述安全涂层组合物满足：a≥。

3、根据本申请，以无机颗粒作为安全涂层的骨架，使安全涂层具有一定的内阻，以防止因电池内部短路而发生的热失控，提高电池的安全性能，同时使用多根束状排列的碳纳米管单元组成直径大于0.2μm的碳纳米管簇作为安全涂层的导电剂，碳纳米管簇可在安全涂层中形成长程导电网络，一方面有助于防止安全涂层内阻过高，另一方面形成的长程导电网络有利于降低电池在循环过程中的内阻增长率，以兼顾电池的电性能。

4、在一些实施例中，所述安全涂层组合物满足：a≥2×（）。

5、在一些实施例中，所述无机颗粒包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锰酸锂、勃姆石、水铝石、氧化铝、硫酸钡、硫酸钙或硅酸钙中的一种或几种。

6、在一些实施例中，所述碳纳米管簇满足以下条件中的至少一者：1）所述碳纳米管单元的平均直径d满足：3nm≤d≤40nm；2）所述碳纳米管单元为多壁碳纳米管单元；3）所述碳纳米管簇的平均直径d＞0.2μm；4）所述碳纳米管簇的平均长度l≥3μm。

7、在一些实施例中，所述碳纳米管簇满足以下条件中的至少一者：1）所述碳纳米管单元的平均直径d满足：5nm≤d≤20nm；2）所述碳纳米管簇的平均直径d满足：0.5μm≤d≤3μm；3）所述碳纳米管簇的平均长度l满足：l≥5μm。

8、在一些实施例中，所述粘结剂包括丙烯烃类衍生物的共聚物、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、羧甲基纤维素盐、丁腈橡胶、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚酰胺、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。

9、在一些实施例中，所述安全涂层组合物满足以下条件中的至少一者：1）所述无机颗粒在安全涂层组合物中的质量百分含量为65%至97.9%；2）所述碳纳米管簇在安全涂层组合物中的质量百分含量为0.1%至5%；3）所述粘结剂在安全涂层组合物中的质量百分含量为2%至25%。

10、在一些实施例中，所述导电剂还包括第二导电材料，所述第二导电材料在安全涂层组合物中的质量百分含量为0.1%至5%，所述第二导电材料包括石墨烯、网状石墨纤维、离散碳纳米管、科琴黑、石墨纤维或纳米颗粒导电碳中的一种或几种。

11、第二方面，本申请提供了一种正极片，包括集流体；和设置在集流体至少一个表面上的根据第一方面任一实施例所述的安全涂层组合物形成的安全涂层；和设置在安全涂层上的正极活性材料层。

12、在一些实施例中，所述安全涂层的内聚力≥30n/m。

13、在一些实施例中，所述安全涂层的内聚力≥80n/m。

14、在一些实施例中，所述正极片充满电荷时的湿膜电阻r满足：1ω≤r≤10ω。

15、第三方面，本申请提供了一种二次电池，包括：负极片、隔膜、电解液以及根据第二方面任一实施例所述的正极片。

16、第四方面，本申请提供了一种电子设备，其特征在于，包括：根据第三方面任一实施例所述的二次电池。

技术特征：

1.一种安全涂层组合物，其特征在于，包括无机颗粒、导电剂和粘结剂，所述导电剂包括碳纳米管簇，

2.根据权利要求1所述的安全涂层组合物，其特征在于，所述安全涂层组合物满足：a≥2×（）。

3.根据权利要求1所述的安全涂层组合物，其特征在于，所述无机颗粒包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锰酸锂、勃姆石、水铝石、氧化铝、硫酸钡、硫酸钙或硅酸钙中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的安全涂层组合物，其特征在于，所述碳纳米管簇满足以下条件中的至少一者：

5.根据权利要求1所述的安全涂层组合物，其特征在于，所述碳纳米管簇满足以下条件中的至少一者：

6.根据权利要求1所述的安全涂层组合物，其特征在于，所述粘结剂包括丙烯烃类衍生物的共聚物、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、羧甲基纤维素盐、丁腈橡胶、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚酰胺、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的安全涂层组合物，其特征在于，所述安全涂层组合物满足以下条件中的至少一者：

8.根据权利要求1或7所述的安全涂层组合物，其特征在于，所述导电剂还包括第二导电材料，所述第二导电材料在安全涂层组合物中的质量百分含量为0.1%至5%，所述第二导电材料包括石墨烯、网状石墨纤维、离散碳纳米管、科琴黑、石墨纤维或纳米颗粒导电碳中的一种或几种。

9.一种正极片，其特征在于，包括集流体；和

10.根据权利要求9所述的正极片，其特征在于，所述安全涂层的内聚力≥30n/m。

11.根据权利要求9所述的正极片，其特征在于，所述安全涂层的内聚力≥80n/m。

12.根据权利要求9所述的正极片，其特征在于，所述正极片充满电荷时的湿膜电阻r满足：1ω≤r≤10ω。

13.一种二次电池，其特征在于，包括：负极片、隔膜、电解液以及根据权利要求9至12任一项所述的正极片。

14.一种电子设备，其特征在于，包括：根据权利要求13所述的二次电池。

技术总结
本申请提供安全涂层组合物、正极片、二次电池和电子设备，该安全涂层组合物，包括无机颗粒、导电剂和粘结剂，所述导电剂包括碳纳米管簇，其中，所述碳纳米管簇由多根束状排列的碳纳米管单元组成，所述碳纳米管簇的直径＞0.2μm；所述无机颗粒和导电剂组成的混合物的颗粒度Dv10μm满足0.05μm≤Dv10μm≤1μm，所述碳纳米管簇的平均直径为Dμm，所述粘结剂在安全涂层组合物中的质量百分含量为a，所述安全涂层组合物满足：a≥。安全涂层组合物得到的安全涂层具有较低的内阻增长率，可同时兼顾电池的电性能和安全性能。

技术研发人员：程文强,韩冬冬,王可飞,陶兴华,刘晓欠
受保护的技术使用者：宁德新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12