CN105529433B - 具有涂层的电极以及包括该具有涂层的电极的锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种具有涂层的电极以及包括该具有涂层的电极的锂离子电池，其中具有涂层的电极包括与电极相近的第一物质层，以及与第一物质层相近且远离电极一侧的第二物质层，所述第一物质层包括第一无机颗粒和第一粘结剂，所述第二物质层包括第二粘结剂，其中，所述第一无机颗粒为选自金属氢氧化物和含硼化合物中的至少一种。本申请提供的具有涂层的电极由于包括第一物质层和第二物质层，在第一物质层和第二物质层协同作用下，能够提高电池的热稳定性和安全性，例如电池的内部和外部均在较高的温度的情况下，电池不易燃烧也不易爆炸。

Description

具有涂层的电极以及包括该具有涂层的电极的锂离子电池
技术领域
本申请涉及锂离子电池领域，特别地，涉及一种具有涂层的电极以及包括该具有涂层的电极的锂离子电池。
背景技术
目前，由于人们对手提电话、摄像机、笔记本电脑、个人电脑及电动汽车的需求越来越多，电化学装置受到了高度关注、特别是可再充电的二次电池的开发已经成为关注的焦点，其中对电池安全的评估与保障是需要考虑的非常重要的问题。特别是应当避免使用者因电池发生故障而受伤。因此，电池的安全性在起火与燃烧方面受到安全标准的严格限制。在现有技术中，已经进行了很多方法来解决与电池安全有关的问题。
例如，阻燃材料在电池中就得到了应用，其中主要分为电解液类阻燃剂和极片类阻燃剂，但是电解液类阻燃材料容易与电解液成分发生反应而影响电池的性能，一般情况下，极片类阻燃剂由于在极片的浆料中与活性材料、粘结剂聚合物及导电剂混合使用，难以体现其阻燃效果，同时还会影响极片的性能。
另外，目前已有的锂离子电池中，基于聚烯烃的隔膜以防止正极和负极之间的短路。然而，由于这种基于聚烯烃的隔膜为使用熔点在200℃或以下的聚合物，在暴露于高温后会表现出热收缩性高的缺点，这就意味着，当电池温度由于内部和/或外部因素升高时，这种隔膜可能会收缩或熔化。然而，由于隔膜收缩或熔化会导致正极和负极直接接触而引起短路的几率很大，从而导致由于快速放电更易造成诸如电池燃烧或爆炸的事故。
为了避免上述情况，人们做了许多尝试，例如在基于聚烯烃的隔膜上涂覆含有氧化铝、氧化硅、碳酸钙的无机颗粒和粘结剂聚合物，以防止聚烯烃隔膜的热收缩；或者在正极和/或负极的表面涂覆含有氧化铝、氧化硅、碳酸钙的无机颗粒和粘结剂聚合物，在隔离膜收缩时，可以防止正、负极短路。但是，这些方式都不可能从根本上解决由外部或内部冲击引起的正极和负极之间内部的短路后快速发热的问题，即使隔膜在高温条件下不发生热收缩，亦有可能随时或在二次冲击下发生诸如燃烧或爆炸的危险事故。
发明内容
为了解决上述问题，本申请人进行了锐意研究，结果发现：包括与电极相近的第一物质层和与第一物质层相近的第二物质层的电极，其中第一物质层包括第一无机颗粒和第一粘结剂，第二物质层包括第二粘结剂，该具有涂层的电极提高了电池的热稳定性和安全性，从而完成本申请。
本申请的目的在于提供一种具有涂层的电极，包括与电极相近的第一物质层，以及与第一物质层相近且远离电极一侧的第二物质层，所述第一物质层包括第一无机颗粒和第一粘结剂，所述第二物质层包括第二粘结剂，其中，所述第一无机颗粒为选自金属氢氧化物和含硼化合物中的至少一种。
本申请的另一目的在于提供一种锂离子电池，其特征在于，包括正极、负极和隔离膜，其中，所述正极和/或负极为本申请所提供的具有涂层的电极。
本申请提供的具有涂层的电极，由于包括第一物质层和第二物质层，在第一物质层和第二物质层协同作用下，能够提高锂离子电池的热稳定性和安全性，例如锂离子电池的内部和外部均在较高的温度的情况下，锂离子电池不易燃烧也不易爆炸。
具体实施方式
下面通过对本申请进行详细说明，本申请的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
本申请的目的在于提供一种具有涂层的电极，包括与电极相近的第一物质层，以及与第一物质层相近且远离电极一侧的第二物质层，其中，第一物质层包括第一无机颗粒和第一粘结剂，第二物质层包括第二粘结剂。特别的，所述第一物质层与第二物质层相近。
在本申请以下的表述中，所述“具有涂层的电极”可简称为“电极”。
在上述电极中，所述“与电极相近”可以理解为位于电极的表面或者靠近电极的表面但是与电极不相接触；所述“远离电极一侧”可以理解为当电极应用在电池中后，位于电池中的隔离膜的表面或者靠近电池中的隔离膜的表面但是与隔离膜不相接触；所述“第一物质层与第二物质层相近”应当理解为第一物质层和第二物质层彼此相对，第二物质层位于第一物质层上，或者第一物质层位于第二物质层上，其中当第一物质层和第二物质层彼此相对时，上述两者位于正极和隔离膜之间和/或上述两者位于负极和隔离膜之间。
在上述电极中，所述第一物质层中包括的第一无机颗粒为选自金属氢氧化物和含硼化合物中的至少一种，其中，金属氢氧化物和含硼化合物的具体种类并没有特别的限制，可根据实际需求进行选择。优选地，所述第一无机颗粒为选自氢氧化镁、氢氧化铝、勃姆石(γ-AlOOH)、硼酸(H3BO3)以及偏硼酸(HBO2)中的至少一种。选用上述所提到的无机颗粒，使得第一物质层在电池产生较多热量的情况下，能够更好的分解以及吸收电池产生的热量从而使得电池更快的散热。
在上述电极中，所述第一物质层中包括的第一粘结剂的具体种类可根据实际需求进行选择，并不受到特别的限制。优选地，所述第一粘结剂为选自聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈以及聚酰胺中的至少一种；进一步优选地，所述第一粘结剂为选自聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯共聚物、聚丙烯腈以及聚丙烯酰胺中的至少一种。上述所选用的第一粘结剂，不仅起到良好的粘结作用，而且使得电解液对其第一物质层具有良好的浸润性，从而进一步提高锂离子电池的性能，例如热稳定性和安全性。
所述第一无机颗粒通过第一粘结剂形成一体，成为第一物质层，在所述第一无机颗粒和所述第一粘结剂的二者协同作用下，不仅使得电解液对第一物质层具有良好的浸润性，而且使得第一物质层能够吸收电池内部产生的热量从而使得电池快速散热，提高了诸如电池的热稳定性和安全性等性能，例如使得电池的内部和外部均在温度较高的情况下，电池不易燃烧、不易爆炸。
在上述电极的第一物质层中，优选地，所述第一无机颗粒的含量为第一物质层的总重量的70～99.5％，进一步优选地，所述第一无机颗粒的含量为第一物质层的总重量的90～99％；优选地，所述第一粘结剂的含量为第一物质层的总重量的0.5～30％，所述第一粘结剂在上述重量范围内，保证了第一物质层在整体上具有更好的粘结性，进一步优选地，所述第一粘结剂的含量为第一物质层的总重量的1～10％。
另外，在上述电极的第一物质层中，还包括增稠剂，其中增稠剂的具体种类可根据实际需求进行选择，例如羧甲基纤维素钠(CMC)可作为增稠剂加入到第一物质层中。当在所述第一物质层中还包括有增稠剂时，优选地，所述增稠剂的含量为所述第一物质层的总重量的0.1％～5％。
涂覆、干燥后形成的第一物质层的厚度可根据合理的情况和实际需求进行调节，特别的，所述第一物质层的厚度为1～10微米，优选为2～6微米。
在上述电极的第二物质层中，所述第二粘结剂的具体种类并没有特别的限制，可根据实际需求和合理的情况进行选择即可。优选地，所述第二粘结剂包括聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、及其共聚物，也就是说，第二粘结剂还可选自下述共聚物中的至少一种：聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(简称PVDF-HFP)和聚偏二氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物(简称PVDF:CTFE)，采用上述所提及的第二粘结剂，当电池内部的温度升高时，所述第二粘结剂粘结性增强，当第一物质层中的无机颗粒发生吸热反应后，所述第二粘结剂仍然可以与隔离膜或者第一物质层保持优异的粘结性，另外还可以保证各物质层均匀置于电极和隔离膜之间，大大防止无机颗粒发生吸热反应后导致第一物质层变形或开裂，使得第一物质层不易于剥落，从而减少了高温时负极与正极之间的短路现象的发生，电池的安全性得到了提高，使得电池不易燃烧、不易爆炸。
此外，所述第二物质层中还可以包括增强第二物质层柔韧性、界面粘结性，以及增强电解液对第二物质层的浸润性的聚合物，例如苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯等均可。进一步优选地，所述第二物质层还可以包括苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚丙烯酸丁酯以及聚甲基丙烯酸丁酯中的至少一种，其中上述提高第二物质层的性能的聚合物的含量为第二物质层的总重量的1～10％。在所述第二物质层中，还可以包括增稠剂，例如羧甲基纤维素钠(CMC)，其中，增稠剂的含量为第二物质层的总重量的大于0且小于等于3％。
另外，进一步地，所述第二物质层中还可以包括第二无机颗粒，所述第二无机颗粒可为金属氧化物，其中可根据实际需求和合理的情况选择具体种类，例如三氧化二铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)，其中，所述第二无机颗粒的含量为所述第二物质层的总重量的5～70％。
涂覆、干燥后形成的第二物质层的厚度可根据合理的情况和实际需求进行调节，特别的，所述第二物质层的厚度为1～10微米，当所述第二物质层的厚度在1～10微米的范围内时，能够使得第一物质层起到较好的吸热效果，进一步优选地，所述第二物质层的厚度为2～6微米。
上述电极中由于包括第一物质层和第二物质层，在第一物质层和第二物质层协同作用下，能够提高电池的热稳定性和安全性，例如电池的内部和外部温度均较高的情况下，电池不易燃烧也不易爆炸。
在本申请中，所述电极上的各个物质层的形成方式并不受到具体的限制，例如，第一物质层可以形成于正极片或负极片上，第二物质层形成于第一物质层上；或者第一物质层形成于正极片或负极片上，而第二物质层形成于隔离膜上；又或者第二物质层形成于隔离膜上，而第一物质层形成于第二物质层上。
在本申请中，所述电极的制备方法并没有特别之处。选用常规的方法制备即可。例如将能够形成第一物质层的浆料涂覆在正极或者负极上，然后将能够形成第二物质层的浆料涂覆在第一物质层上或者是涂覆在隔离膜上；另外，还可以将能够形成第二物质层的浆料涂覆在隔膜上，然后将能够形成第一物质层的浆料涂覆在第二物质层上，其中涂覆的方式均为常规方法，只要将形成物质层的浆料涂覆均匀即可。其中，形成第一物质层的浆料和形成第二物质层的浆料的制备方法，也均为常规方法，例如，将包括有第一无机颗粒和第一粘结剂的物质加入到溶剂，例如加入到水中，混合均匀后，获得能够形成第一物质层的浆料，该浆料依次进行涂覆，干燥后，形成第一物质层。类似的，将包括第二粘结剂的物质加入到溶剂，例如水中，混合均匀后，获得能够形成第二物质层的浆料，该浆料依次进行涂覆，干燥后，形成第二物质层。
本申请的另一目的在于提供一种锂离子电池，包括正极、负极和隔离膜，其中，所述正极和/或负极为本申请提供的具有涂层的电极，其中，所述隔离膜位于正极和负极之间。
在上述锂离子电池中，所述隔离膜可以为常规的聚烯烃隔离膜，例如聚乙烯隔离膜，聚丙烯隔离膜，也可以为表面含有涂层的聚烯烃隔离膜，其中，所述涂层中包括第三粘结剂和第三无机颗粒，其中，第三粘结剂为选自聚环氧乙烷、聚氨酯、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯以及上述聚合物单体中的至少两种聚合形成的共聚物中的一种，第三无机颗粒为选自二氧化硅(SiO2)、三氧化二铝(Al2O3)、碳酸钙(CaCO3)、二氧化钛(TiO2)、氧化镁(MgO)、以及勃姆石(γ-AlOOH)中的至少一种。
由于在上述锂离子电池中包括本申请提供的具有涂层的电极，该具有涂层的电极包括第一物质层和第二物质层，在第一物质层和第二物质层协同作用下，提高了锂离子电池的热稳定性和安全性，例如锂离子电池的内部和外部温度均较高的情况下，锂离子电池不易燃烧也不易爆炸。
实施例
以下通过具体实例进一步描述本申请。不过这些实例仅仅是范例性的，并不对本申请的保护范围构成任何限制。
在以下实施例、对比例和试验例中，所用到的材料、试剂以及仪器如没有特殊说明，均为可从商业途径获得常规材料或是其中的试剂可通过常规方法合成得到。
实施例1～7锂离子电池(简称电池)1～7的制备
一、电池1～7中的正极片、负极片以及电解液均按照下述方法进行制备：
(1)正极片的制备
将正极活性物质钴酸锂LiCoO2、导电剂导电炭黑Super-P、粘接剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按重量比为LiCoO2:Super-P:PVDF＝96:2:2进行混合，然后将混合物料加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中混合均匀，获得正极浆料；将正极浆料涂布在正极集流体铝箔上，在85℃下烘干后进行冷压；再进行切边、裁片、分条，然后在85℃且真空条件下烘干4小时后，焊接极耳，获得正极片。
(2)负极片的制备
将负极活性物质石墨、导电剂导电炭黑Super-P、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)、粘接剂聚苯乙烯丁二烯共聚物(SBR)按质量比为石墨:Super-P:CMC：SBR＝96.5:1.0:1.0:1.5混合，将混合物料加入到去离子水中混合均匀，获得负极浆料；将负极浆料涂布在负极集流体铜箔上并在85℃下烘干，再进行切边、裁片、分条，然后在110℃且真空条件下烘干4小时后，焊接极耳，获得负极片。
(3)电解液的制备
将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)以及碳酸二乙酯(DEC)以重量比为EC:PC:DEC＝30:30:40进行混合，获得非水有机溶剂，在非水有机溶剂中加入锂盐六氟磷酸锂(LiPF6)，获得电解液，其中锂盐的浓度为1mol/L。
实施例1电池1的制备
(1)将第一无机颗粒Al(OH)3、第一粘结剂聚甲基丙烯酸甲酯、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)按重量比为Al(OH)3:第一粘结剂:CMC＝98:1:1进行混合，然后将混合物料加入到去离子水中，混合均匀，获得第一物质层浆料，将获得的第一物质层浆料涂覆于前述制备得到的负极片表面后，干燥形成第一物质层，经检测第一物质层厚度为3μm；
(2)将第二粘结剂聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈按重量比为聚偏二氟乙烯:聚丙烯腈90:10混合，将混合物料加入到去离子水中，混合均匀，获得第二物质层浆料，将获得的第二物质层浆料涂覆于聚乙烯隔离膜表面后，干燥形成第二物质层，经检测第二物质层厚度为3μm；形成的第二物质层和制备好的第一物质层彼此相对，且第一物质层和第二物质层位于负极和隔离膜之间；
(3)将上述制备获得的正极片、涂覆有第一物质层的负极片以及涂覆有第二物质层的聚乙烯隔离膜经过卷绕工艺后，再在75℃且真空条件下烘烤10小时，然后注入上述制备获得的电解液，静置24小时后，用0.1C(160mA)的恒定电流充电至4.2V，然后以4.2V恒压充电至电流为0.05C(80mA)，然后以0.1C(160mA)的恒定电流放电至3.0V，重复2次充放电，最后再以0.1C(160mA)的恒定电流将电池充电至3.85V，获得厚度为4.2mm、宽度为34mm、长度为82mm的电池1。
实施例2电池2的制备
重复实施例1中电池1的制备，其中，将第一无机颗粒Al(OH)3替换为勃姆石(γ-AlOOH)，其余条件均不变，获得厚度为4.2mm、宽度为34mm、长度为82mm的电池2。
实施例3电池3的制备
重复实施例1中电池1的制备，其中，将第一无机颗粒Al(OH)3替换为硼酸(H3BO3)，其余条件均不变，获得厚度为4.2mm、宽度为34mm、长度为82mm的电池3。
实施例4电池4的制备
(1)将第一无机颗粒Al(OH)3、第一粘结剂聚丙烯腈、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)按重量比为Al(OH)3:第一粘结剂:CMC＝98:1:1进行混合，然后将混合物料加入到去离子水中，混合均匀，获得第一物质层浆料，将获得的第一物质层浆料涂覆于前述制备得到的负极片表面后，干燥形成第一物质层，经检测第一物质层厚度为3μm；
(2)将第二粘结剂聚偏二氟乙烯：六氟丙烯(PVDF:HFP)加入到去离子水中，混合均匀，获得第二物质层浆料，将获得的第二物质层浆料涂覆于上述获得的第一物质层的表面后，干燥形成第二物质层，经检测第二物质层厚度为3μm；形成的第二物质层位于制备好的第一物质层上；
(3)将上述制备获得的正极片、涂覆有第一物质层和第二物质层的负极片以及聚乙烯隔离膜经过卷绕工艺后，再在75℃且真空条件下烘烤10小时，然后注入上述制备获得的电解液，静置24小时后，用0.1C(160mA)的恒定电流充电至4.2V，然后以4.2V恒压充电至电流为0.05C(80mA)，然后以0.1C(160mA)的恒定电流放电至3.0V，重复2次充放电，最后再以0.1C(160mA)的恒定电流将电池充电至3.85V，获得厚度为4.2mm、宽度为34mm、长度为82mm的电池4。
实施例5电池5的制备
(1)将第二粘结剂聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈按重量比为聚偏二氟乙烯:聚丙烯腈90:10混合，将混合物料加入到去离子水中，混合均匀，获得第二物质层浆料，将获得的第二物质层浆料涂覆于聚乙烯隔离膜表面，干燥形成第二物质层，经检测第二物质层厚度为3μm；
(2)将第一无机颗粒Al(OH)3、第一粘结剂聚甲基丙烯酸甲酯、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)按重量比为Al(OH)3:第一粘结剂:CMC＝98:1:1进行混合，然后将混合物料加入到去离子水中，混合均匀，获得第一物质层浆料，将获得的第一物质层浆料涂覆于前述制备得到的第二物质层表面后，干燥形成第一物质层，经检测第一物质层厚度为3μm；形成的第一物质层位于制备好的第二物质层上；
(3)将上述制备获得的正极片、负极片以及涂覆有第一物质层和第二物质层的聚乙烯隔离膜经过卷绕工艺后，再在75℃且真空条件下烘烤10小时，然后注入上述制备获得的电解液，静置24小时后，用0.1C(160mA)的恒定电流充电至4.2V，然后以4.2V恒压充电至电流为0.05C(80mA)，然后以0.1C(160mA)的恒定电流放电至3.0V，重复2次充放电，最后再以0.1C(160mA)的恒定电流将电池充电至3.85V，获得厚度为4.2mm、宽度为34mm、长度为82mm的电池5。
实施例6电池6的制备
(1)将第一无机颗粒Al(OH)3、第一粘结剂聚甲基丙烯酸甲酯、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)按重量比为Al(OH)3:第一粘结剂:CMC＝98:1:1进行混合，然后将混合物料加入到去离子水中，混合均匀，获得第一物质层浆料，将获得的第一物质层浆料涂覆于前述制备得到的负极片表面后，干燥形成第一物质层，经检测第一物质层厚度为3μm；
(2)将金属氧化物Al2O3、第二粘结剂聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)按重量比为Al2O3:第二粘结剂:聚丙烯酸:CMC＝60:30:7:3进行混合，将混合物料加入到去离子水中，混合均匀，获得第二物质层浆料，将获得的第二物质层浆料涂覆于聚乙烯隔膜的表面后，干燥形成第二物质层，经检测第二物质层厚度为4μm；形成的第二物质层和制备好的第一物质层彼此相对，且第一物质层和第二物质层位于负极和隔离膜之间；
(3)将上述制备获得的正极片、涂覆有第一物质层的负极片以及涂覆有第二物质层的聚乙烯隔离膜经过卷绕工艺后，再在75℃且真空条件下烘烤10小时，然后注入上述制备获得的电解液，静置24小时后，用0.1C(160mA)的恒定电流充电至4.2V，然后以4.2V恒压充电至电流为0.05C(80mA)，然后以0.1C(160mA)的恒定电流放电至3.0V，重复2次充放电，最后再以0.1C(160mA)的恒定电流将电池充电至3.85V，获得厚度为4.2mm、宽度为34mm、长度为82mm的电池6。
实施例7电池7的制备
(1)将第一无机颗粒Al(OH)3、第一粘结剂聚丙烯腈、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)按重量比为Al(OH)3:第一粘结剂:CMC＝98:1:1进行混合，然后将混合物料加入到去离子水中，混合均匀，获得第一物质层浆料，将获得的第一物质层浆料涂覆于前述制备得到的正极片表面后，干燥形成第一物质层，经检测第一物质层厚度为3μm；
(2)将第二粘结剂聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈按重量比为聚偏二氟乙烯:聚丙烯腈＝90:10混合，将混合物料加入到去离子水中，混合均匀，获得第二物质层浆料，将获得的第二物质层浆料涂覆于上述获得的第一物质层的表面后，干燥形成第二物质层，经检测第二物质层厚度为3μm；形成的第二物质层位于制备好的第一物质层上；
(3)将第三无机颗粒金属氧化物Al2O3、第三粘结剂聚丙烯酸、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)按重量比为Al2O3:聚丙烯酸:CMC＝90:8.5:1.5进行混合，将混合物料加入到去离子水中，混合均匀，将浆料涂覆于聚乙烯隔膜的表面后，干燥形成具有涂层的聚乙烯隔离膜。
(3)将涂覆有第一物质层和第二物质层的的正极片、上述制备获得负极片以及具有涂层的聚乙烯隔离膜经过卷绕工艺后，再在75℃且真空条件下烘烤10小时，然后注入上述制备获得的电解液，静置24小时后，用0.1C(160mA)的恒定电流充电至4.2V，然后以4.2V恒压充电至电流为0.05C(80mA)，然后以0.1C(160mA)的恒定电流放电至3.0V，重复2次充放电，最后再以0.1C(160mA)的恒定电流将电池充电至3.85V，获得厚度为4.2mm、宽度为34mm、长度为82mm的电池7。
对比例1～4锂离子电池(简称电池)1#～4#
对比例1电池1#制备
重复实施例1中电池1的制备，其中在负极片上不涂覆第一物质层浆料，以及在聚乙烯隔离膜上不涂覆第二物质层浆料，其余条件不变，获得厚度为4.2mm、宽度为34mm、长度为82mm的电池1#。
对比例2电池2#制备
重复实施例1中电池1的制备，其中在负极片上涂覆含有以下成分的第一物质层浆料：第一无机颗粒Al2O3、第一粘结剂聚丙烯酸酯和增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)的重量比为Al2O3:第一粘结剂:CMC＝98:1:1，其余条件不变，获得厚度为4.2mm、宽度为34mm、长度为82mm的电池2#。
对比例3电池3#制备
重复实施例1中电池1的制备，其中仅在负极片上涂覆第一物质层浆料，而在聚乙烯隔离膜上不涂覆任何物质层，其余条件不变，获得厚度为4.2mm、宽度为34mm、长度为82mm的电池3#。
对比例4电池4#制备
重复实施例6中电池6的制备，其中仅在聚乙烯隔离膜上涂覆第一物质层浆料，而在负极上不涂覆任何物质浆料层，其余条件不变，获得厚度为4.2mm、宽度为34mm、长度为82mm的电池4#。
试验例
(1)、安全性能测试
通过针刺试验来表征电池的安全性能。
将实施例和对比例中制备得到的电池均分别进行下述测试：
选用直径为3mm的耐高温钢针(针尖的圆锥角度为45°)，穿透整个电池，然后观察电池的状态(每组5支电池，对5支电池进行统计)，结果如下表1中所示，其中设定针刺的速度为80mm/s。
(2)、热稳定性测试
通过热箱试验来表征电池的热稳定性。
将实施例和对比例中制备得到的电池均分别进行下述测试：
将电池放置于热箱中，热箱的温度设定为150℃，恒温保持2小时，然后观察电池的状态(每组5支电池，对5支电池进行统计)，结果如下表1中所示。
表1
从上述表1中的相关结果，可以得到下述信息：
在实施例1～7中，在负极与隔离膜之间设置有第一物质层和第二物质层或者是在正极与隔离膜之间设置有第一物质层和第二物质层，其中在第一物质层含有第一无机颗粒，如金属氢氧化物、和含硼化合物，在电池产生较多热量时，选用上述第一无机颗粒可以吸收电池产生的热量从而使得电池快速散热；而在第二物质层中含有聚偏二氟乙烯，由于其具有优异的粘结性，使与负极或正极相近的第一物质层中的第一无机颗粒在发生吸热反应后，仍然可以与隔离膜保持很好的粘结性，从而保证各个物质层仍然均匀地置于正极和/或负极与隔离膜之间，防止吸热后而导致第一物质层变形或开裂，减少了负极与正极之间的短路，电池的安全性以及热稳性均得到了明显的提高。
在对比例1中，没有设置任何物质层，在针刺试验和热箱测试下，隔离膜开裂或收缩，易造成负极与正极的短路，从而导致电池燃烧和爆炸；在对比例2中，选用涂覆Al2O3无机颗粒，虽然可以起到一定吸热效果，但在针刺点产生高温和进行高温热箱测试时，无法及时吸热降温，导致电池易于燃烧和爆炸；在对比例3中，负极表面仅涂覆第一物质层，该物质层可以在高温时吸热，但Al(OH)3在发生吸热反应后，会生成新的无机粒子，由于不存在第二物质层，从而导致第一物质层变形或开裂，物质层易于剥落，则隔离膜收缩，增加了正极与负极之间短路的机会，导致电池易于燃烧和爆炸；在对比例4中，仅在聚乙烯隔离膜表面涂覆第二物质层，提高了隔离膜的耐高温性能，但并无吸热现象发生，因此在针刺点产生高温或高温热箱测试时，无法及时吸热降温，从而导致电池易燃烧或爆炸。
与实施例1相比，在实施例6中的第二物质层中增加了无机颗粒Al2O3，提高了隔离膜的耐高温性能。实施例6的效果更优于实施例1。
对比实施例1至7，在实施例7中不仅存在包含第一无机颗粒和第一粘结剂的第一物质层，和包含第二粘结剂的第二物质层，此外，聚乙烯隔离膜表面还涂覆有具有第三无机颗粒和第三粘结剂的涂层，即隔离膜与正极片之间既具有吸热功能的第一物质层，防止正负极短路的隔离膜涂层，同时还具有增强第一物质层与隔离膜涂层粘结性的第二物质层，因而大大提高了电池的安全性以及热稳性。
由此可以得知，本申请提供的电极，由于包括第一物质层和第二物质层，在第一物质层和第二物质层协同作用下，能够提高电池的热稳定性和安全性，例如锂离子电池的内部和外部均在较高的温度的情况下，锂离子电池不易燃烧也不易爆炸。
根据上述说明书的揭示，本申请所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本申请并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本申请的一些修改和变更也应当落入本申请的权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种具有涂层的电极，其特征在于，包括与电极相近的第一物质层，以及与第一物质层相近且远离电极一侧的第二物质层，所述第一物质层包括第一无机颗粒和第一粘结剂，所述第二物质层包括第二粘结剂，其中，所述第一无机颗粒为选自氢氧化镁、氢氧化铝、勃姆石、硼酸以及偏硼酸中的至少一种；
所述第二物质层还包括苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丙烯酸、聚丙烯腈以及聚丙烯酸酯中的至少一种；所述第二物质层还包括第二无机颗粒，所述第二无机颗粒为金属氧化物。
2.根据权利要求1所述的具有涂层的电极，其特征在于，所述第一粘结剂为选自聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈以及聚酰胺中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的具有涂层的电极，其特征在于，所述第一粘结剂为选自聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯共聚物、聚丙烯腈以及聚丙烯酰胺中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的具有涂层的电极，其特征在于，所述第一无机颗粒的含量为第一物质层的总重量的70～99.5％，所述第一粘结剂的含量为第一物质层的总重量的0.5～30％。
5.根据权利要求1所述的具有涂层的电极，其特征在于，所述第二粘结剂包括聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、及其共聚物。
6.根据权利要求1所述的具有涂层的电极，其特征在于，所述第一物质层的厚度为1～10微米，所述第二物质层的厚度为1～10微米。
7.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极、负极和隔离膜，其中，所述正极和/或负极为权利要求1～6中任一项所述的具有涂层的电极。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池，其特征在于，所述隔离膜为聚烯烃隔离膜和/或表面含有涂层的聚烯烃隔离膜，所述涂层中包括第三粘结剂和第三无机颗粒，所述第三无机颗粒为选自二氧化硅、三氧化二铝、碳酸钙、二氧化钛、氧化镁以及勃姆石中的至少一种。
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