一种电化学储能器件的电极及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电化学储能器件领域，特别设及一种电化学储能器件的电极及其制备 方法。
【背景技术】
[000引 1991年，日本索巧公司创造性的采用炭材料作为裡离子电池阳极材料，为裡离子 电池领域带来了革命性的变化；自此之后，裡离子电池技术迅猛发展，在移动电话、摄像机、 笔记本电脑W及其他便携式电器上面大量运用。裡离子电池具有诸多优点，例如电压高、 体积小、质量轻、比能力高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长等，是二十一世纪理 想的移动电器电源、电动汽车电源化及储电站用储电器。然而，电动汽车巧V)和储能电站 巧巧使用的裡电池，单电巧具有更高的容量和更大的体积尺寸，一旦发热、着火燃烧会产生 严重的后果，因而需要更好的安全性。
[0003] 裡离子电池可能发生的安全问题主要有；由于电池使用不当或其他原因，造成电 池过度充电；电池在恶劣环境下使用（比如发生撞击、高温下长时间使用），导致电池内部 发生严重的内短路或电极材料发生反应，放出大量热并将电解液点燃，导致电池燃烧或爆 炸，其中，挤压和穿钉属于内短路测试。无论是内短路还是过充，都必然伴随离子电导或/ 或电子电导的发生，进而放出大量的热，破坏电巧组成及结构，使得离子电导或/或电子电 导失控，导致放热量进一步增加，最终出现热失控，发生安全事故。
[0004] 目前，解决电巧安全性问题的主要途径有；设计安全性能更可靠的电巧结构、在电 极膜片或者隔离膜上涂覆陶瓷层W及使用聚合物电解质取代传统的液态电解质等。然而， 该些方案都没有同时从控制离子电导和电子电导两方面入手设计来解决电巧的安全性问 题。
[0005] 有鉴于此，确有必要开发一种新的设计，其能够同时从控制离子电导和电子电导 两方面入手，进行"双保险"设计来解决电巧的安全性问题。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于；针对现有技术的不足，而提供的一种电化学储能器件的电极， 包括集流体和涂敷层，所述涂敷层表层设置有功能层，所述功能层中含有有机颗粒和无机 颗粒；所述有机颗粒在电解液中能够稳定存在，烙化温度为T，且60°C《T《600°C;所述无 机颗粒热失效温度为T1，且T1 > 200°C。当电巧温度失控（> 60°C )时，功能层中的有机 颗粒将溶化，阻隔正负极之间的离子传输通道（控制离子电导），使得电池的放电能力减弱 或丧失，从而减少产热量，提高电巧的安全性能；同时，热稳定性好的无机颗粒的存在，使得 即使功能层中的有机颗粒溶解，该功能层仍然具有阻隔正负极之间直接接触的功能（控制 电子电导），从而增加电池的安全性。
[0007] 为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[000引一种电化学储能器件的电极，包括集流体和涂敷层，其特征在于，所述涂敷层表层 设置有功能层，所述功能层中含有有机颗粒和无机颗粒；所述有机颗粒在电解液中能够稳 定存在，并且所述有机颗粒的烙化温度为T，且60°C《T《600°C;所述无机颗粒的热失效 温度为T1，且T1 > 200°C。
[0009] 作为本发明的电化学储能器件的电极的一种改进，所述储能器件为铅酸电池、镶 氨电池、裡离子电池、电容器、裡硫电池、钢离子电池中的一种，所述电极为正极或负极。
[0010] 作为本发明的电化学储能器件的电极的一种改进，所述功能层的厚度为 0. 5 ym-10 ym ;所述有机颗粒的质量占所述功能层的质量的5% -95% ;所述无机颗粒的质 量占所述功能层的质量的5% -95%;所述功能层中还含有0-10%的粘接剂。
[0011] 作为本发明的电化学储能器件的电极的一种改进，所述有机颗粒的粒径为 0. 05 ym-10ym，并且所述有机颗粒的质量占所述功能层的质量的20% -90%。
[0012] 作为本发明的电化学储能器件的电极的一种改进，100°C《T《400°C。
[0013] 作为本发明的电化学储能器件的电极的一种改进，所述有机颗粒选自蜂蜡、低 密度聚己締、聚己締、聚己締醇、聚丙締、聚己締醋酸己締醋共聚物、聚偏氣己締、偏氣己 締-六氣丙締共聚物、聚酷亚胺、聚丙締膳、丙締膳-了二締共聚物、丙締膳-苯己締-了二 締共聚物、聚对苯二甲酯对苯二胺、聚间苯二甲酯间苯二胺、聚甲基丙締酸甲醋、聚丙締酸 甲醋、聚丙締酸己醋、丙締酸-苯己締共聚物、聚二甲基硅氧烷中的至少一种。
[0014] 作为本发明的电化学储能器件的电极的一种改进，所述无机颗粒的热稳定性温度 T1 > 60(TC。
[0015] 作为本发明的电化学储能器件的电极的一种改进，所述无机颗粒的粒径为 0. 05 ym-10 ym，并且所述无机颗粒的质量占所述功能层的质量的10% -80%。
[0016] 作为本发明的电化学储能器件的电极的一种改进，所述无机颗粒为实屯、颗粒或/ 和空屯、颗粒，并且所述无机颗粒选自=氧化侣、二氧化娃、二氧化铁、二氧化锦、碳酸巧、氧 化巧、氧化锋、氧化儀、铁酸锦、铁酸巧、铁酸领、磯酸裡、磯酸铁裡、磯酸铁侣裡、氮化裡、铁 酸铜裡中的至少一种。
[0017] 本发明还包括一种电化学储能器件的电极的制备方法，主要包括如下步骤：
[001引步骤1，电极制备；将电极活性物质、粘接剂、导电剂混合成电极浆料，之后涂敷在 集流体上得到电极；
[0019] 步骤2,功能层浆料配置；将溶剂、有机颗粒、无机颗粒、粘接剂混合均匀，得到浆 料待用；
[0020] 步骤3,功能电极制备；将步骤2得到的浆料均匀布置于步骤1制得的电极的至少 一个面上，烘干去除溶剂得到含有功能层的电极。
[0021] 与现有技术相比，本发明复合多孔隔离膜具有如下优点：
[0022] 首先，当电巧温度失控（>60°C)时，功能层中的有机颗粒将溶化，阻隔正负极之 间的离子传输通道（控制离子电导），使得电池的放电能力减弱或丧失，从而减少产热量， 提高电巧的安全性能。
[0023]其次，热稳定性好的无机颗粒的存在，使得即使功能层中的有机颗粒溶解，该功能 层仍然具有阻隔正负极之间直接接触的功能（控制电子电导），从而增加电池的安全性。
[0024]最后，本发明解决电巧安全性能问题的方法简单可行，便于工业化生产。
【具体实施方式】
[0025] W下将结合具体实施例对本发明电化学储能器件及其制备方法作进一步详细的 描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0026] 比较例
[0027] 正极片制备；W钻酸裡为正极活性物质、PVDF为粘接剂、Sypper-P为导电剂配制 浆料，其中，正极活性物质、粘接剂和导电剂的质量比例为96:2:2,将负极浆料涂敷在上述 侣巧上，冷压后得到正极片待用；
[002引负极片制备；W石墨为负极活性物质、SBR为粘接剂、Sypper-P为导电剂配制浆 料，其中，负极活性物质、粘接剂和导电剂的质量比例为96:2:2,将负极浆料涂敷在上述铜 巧上，冷压后得到负极片待用；
[0029] 电巧组装；将正极片、负极片W及隔离膜组装成裸电巧，之后制备得到成品电巧。
[0030] 实施例1，
[0031] 正极片制备：同比较例；
[0032] 功能层浆料配置；选择粒径为2 ym的蜂蜡颗粒、粒径为2 ym的=氧化侣颗粒，再 加入CMC ( W上S组分的质量比例为60:39:1)，并W水为溶剂，充分揽拌得到浆料待用；
[0033] 功能正极片制备；将上述功能层浆料涂敷在上述正极片表面，烘干后得到功能涂 敷层厚度为4 y m的功能正极片待用；
[0034] 负极片制备；同比较例。
[0035] 电巧组装；将功能正极片、负极片W及隔离膜组装成裸电巧，之后制备得到成品电 也、。
[0036] 实施例2，
[0037] 与实施例1不同之处在于，本实施例包括如下步骤：
[003引功能层浆料配置；选择粒径为0. 05 ym的聚己締醇颗粒、粒径为0. 05 ym的氧化巧 颗粒，再加入CMC ( W上=组分的质量比例为90:5:5)，并W水为溶剂，充分揽拌得到浆料待 用；
[0039] 功能正极片制备；将上述功能层浆料涂敷在上述正极片表面，烘干后得到功能涂 敷层厚度为0. 5 y m的功能正极片待用；
[0040] 其余与实施例1相同，不再寶述。
[0041] 实施例3，
[0042] 与实施例1不同之处在于，本实施例包括如下步骤：
[0043] 功能层浆料配置；选择粒径为0. 05 ym的聚己締醇颗粒、粒径为0. 05 ym的氧化巧 颗粒，再加入CMC ( W上=组分的质量比例为5:90:5)，并W水为溶剂，充分揽拌得到浆料待 用；
[0044] 功能正极片制备；将上述功能层浆料涂敷在上述正极片表面，烘干后得到功能涂 敷层厚度为1 ym的功能正极片待用；
[0045] 其余与实施例1相同，不再寶述。
[0046] 实施例4，
[0047] 与实施例1不同之处在于，本实施例包括如下步骤：
[0048] 功能层浆料配置；选择粒径为10 ym的聚己締颗粒、粒径为10 ym的碳酸巧颗粒 (质量比例为5:95)，并W水为溶剂，充分揽拌得到浆料待用；
[0049] 功能正极片制备；将上述功能层浆料涂敷在上述正