CN107768597B - 一种电池极片及其制备方法、电池 - Google Patents

一种电池极片及其制备方法、电池 Download PDF

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Abstract

本发明是关于一种电池极片及其制备方法、电池，涉及电池技术领域。主要采用的技术方案为：一种电池极片包括集流体、活性材料涂层、PTC材料涂层；其中，集流体的表面包括第一区域和第二区域；第一区域涂布活性材料涂层；第二区域涂布PTC材料涂层。上述电池极片的制备方法包括：制备PTC材料浆料、将PTC材料浆料涂布在集流体的第二区域上、制备活性材料浆料、将活性材料浆料涂布在集流体的第一区域上的步骤。一种电池包括上述的电池极片。本发明主要用于降低电池在发生短路或温度过高时出现的热失控概率，提升电池的安全性。

Description

一种电池极片及其制备方法、电池
技术领域
本发明涉及一种电池技术领域，特别是涉及一种电池极片及其制备方法、电池。
背景技术
锂离子电池由于具有能量密度高、循环寿命长、电压高、无记忆效应及无污染等优点，早已广泛应用于各类消费产品中，近年来由于国家政策及市场的引导，锂离子电池由于其独特的优势迅速占领电动汽车和储能领域市场。然而，随着市场对电池能量及功率密度要求的提升，锂离子电池的安全性问题愈发突出。当电池出现短路、过充电异常时，电池内部容易发热并伴随大量气体的产生，引起电池的变形甚至产生爆炸的危险。
目前，行业内主要通过外部电池元器件及电池内部结构、材料等手段来提升电池的安全性。其中，PTC材料是研究的热点之一。PTC(positivetemperature coefficient)材料，即正温度系数热敏材料，具有电阻率随着温度升高而增大的特点。因此，PTC材料可应用于锂离子电池中，当电池的温度达到一定值时，PTC材料的电阻率迅速增大，从而使电解液离子传输困难，或者直接阻断电路，从而起到保护电池系统的作用。
但是，本发明的发明人发现锂离子电池安全性的本质在于电池自身内部材料及结构安全性保障，而现有电池中的PTC材料的应用主要是以电子元器件的形式连接于电池的外接电路中起到过温保护作用，无法从根本上解决电池安全性的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种电池极片及其制备方法、电池，主要目的在于降低电池在发生短路或温度过高时出现的热失控概率，提升电池的安全性。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
一方面，本发明的实施例提供一种电池极片，其中，所述电池极片包括：
集流体，所述集流体的表面包括第一区域和第二区域；
活性材料涂层，所述第一区域涂布所述活性材料涂层；
PTC材料涂层，所述第二区域涂布所述PTC材料涂层。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选地，所述集流体的表面包括相对设置的上表面区域和下表面区域；其中，
所述上表面区域包括第一区域和第二区域；和/或
所述下表面区域包括第一区域和第二区域。
优选地，所述集流体的同一表面区域上的第一区域和第二区域间隔设置。
优选地，所述集流体的同一表面区域上的第一区域至少为两个；所述集流体的同一表面区域上的第二区域至少为一个。
优选地，当所述上表面区域、下表面区域均包括第一区域和第二区域时，所述上表面区域的第一区域和所述下表面区域上的第一区域的位置上下对应；所述上表面区域的第二区域和所述下表面区域上的第二区域的位置上下对应。
优选地，所述第一区域和第二区域均为条形区域，且所述第一区域和第二区域的长度相等、所述第一区域的宽度大于所述第二区域的宽度；和/或所述活性材料涂层的厚度大于所述PTC材料涂层的厚度。
优选地，所述第一区域和第二区域的宽度比为7:2-10:1。
优选地，所述活性材料涂层为正极活性材料涂层或负极活性材料涂层。
优选地，所述PTC材料涂层的原料包括粘结剂、正温度型材料和导电剂；其中，所述粘接剂、正温度型材料、导电剂的重量比为(1-3)：(6-9)：(1-4)。
优选地，所述正温度型材料为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、环氧树脂、聚氨酯、聚醚及丙烯酸酯中的任一种或几种的混合物。
优选地，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯胶乳、聚四氟乙烯、聚氧化乙烯中的任一种或几种的混合物；和/或
所述导电剂为导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管、纳米碳纤维中的任一种或几种的混合物。
另一方面，一种用于制备上述任一项所述的电池极片的制备方法，其中，包括如下步骤：
将将PTC材料涂层的原料加入设定溶剂中，制备成PTC材料浆料；
将所述PTC材料浆料涂布在集流体的第二区域上，干燥后，在所述集流体的第二区域上形成PTC材料涂层；
制备活性材料浆料；
将所述活性材料浆料涂布在集流体的第一区域上，在所述集流体的第一区域上形成活性材料涂层。
优选地，所述PTC浆料的固含量为30-60％；和/或所述设定溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
优选地，当所述PTC材料涂层的原料包括粘结剂、正温度型材料和导电剂；其中，所述粘接剂、正温度型材料、导电剂的重量比为(1-3)：(6-9)：(1-4)时；在所述PTC材料浆料的制备步骤中：先向设定溶剂中加入粘结剂，再分别加入正温度型材料、导电剂，混合均匀后，得到PTC材料浆料。
再一方面，本发明的实施例提供一种电池，其中，所述电池包括上述任一项所述的电池极片。
优选地，所述电池为锂离子电池。
与现有技术相比，本发明的电池极片及其制备方法、电池至少具有下列有益效果：
一方面，本发明实施例提供的电池极片通过将集流体的表面划分为涂布活性材料层的第一区域和涂布PTC材料涂层的第二区域，从而将PTC材料引入电极材料膜片中，在电池温度过高时，PTC材料涂层能及时增加电池的内阻，减小热失控概率，提升电池的安全性能。另外，由于PTC涂层直接涂布在集流体表面的第二区域上，使得PTC材料与活性材料各自独立，并且还不会增加电池极片的厚度、以及不会影响电池的性能。
进一步地，本发明实施例提供的电池极片通过使集流体上的PTC材料涂层将活性材料涂层相互隔开，从而隔断电池电极材料区(第一区域)之间的热量蔓延，大大降低热失控的概率，提升电池的安全性。
进一步地，本发明实施例提供的电池极片可以针对电池不同材料体系各自的安全性及客户的实际需求，对应调节PTC材料涂层的宽度和厚度来控制PTC材料层的整体含量，达到不同的安全系数要求、实用性高。
另一方面，本发明实施例提供的电池极片的制备方法，具体地，在电池极片涂布的过程中，在集流体上的活性材料涂层之间均匀增加一定数目的PTC材料涂层区，当温度在正常范围之内时，这些PTC材料电子与集流体相当，导电性能良好；当温度上升至PTC材料转变温度时，所有的PTC材料涂层段的电阻均突变至5倍以上，从而能使电池整体的内阻急剧增大、电流减小、电池产热减少。
再一方面，本发明实施例提供一种电池，由于该电池选用上述的电池极片，从而使得本发明实施例提供的电池的安全性能较好。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的实施例提供的一种电池极片的结构主视图；
图2是本发明的实施例提供的一种电池极片的结构俯视图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
实施例1
本实施例提供一种电池极片，具体地，如图1和图2所示，本实施例中的电池极片包括集流体1、活性材料涂层3及PTC材料涂层2；其中，集流体1的表面包括第一区域和第二区域；第一区域涂布活性材料涂层3、第二区域涂布PTC材料涂层2。
在此，本实施例提供的电池极片通过将集流体的表面划分为涂布活性材料涂层3的第一区域和涂布PTC材料涂层2的第二区域，从而将PTC材料引入电极材料膜片中，在电池温度过高时，PTC材料涂层能及时增加电池的内阻，减小热失控概率，提升电池的安全性能。另外，由于PTC涂层直接设置在集流体1表面的第二区域上，使得PTC材料与活性材料各自独立，从而不会增加电池极片的厚度、且不会影响电池的性能。
较佳地，本实施例在上述内容基础上，对电池极片进一步设计如下：如图1和图2所示，本实施例中的集流体1的表面包括相对设置的上表面区域和下表面区域。其中，上表面区域包括第一区域和第二区域；和/或下表面区域包括第一区域和第二区域。较佳地，集流体1的同一表面区域上的第一区域和第二区域间隔设置。较佳地，集流体的同一表面区域(上表面区域和/或下表面区域)上的第一区域至少为两个；集流体的同一表面区域(上表面区域和/或下表面区域)上的第二区域至少为一个。优选地，当上表面区域、下表面区域均包括第一区域和第二区域时，上表面区域的第一区域和下表面区域的第一区域的位置上下对应。当上表面区域的第二区域和下表面区域的第二区域的位置上下对应。
较佳地，本实施例提供的电池极片的一种优选设计具体为：如图1和图2所示，本实施例电池极片上的集流体1具有相对设置的上表面区域和下表面区域；其中，上表面区域包括第一区域和第二区域、下表面区域包括第一区域和第二区域。上表面区域的第一区域至少为两个，且第一区域和第二区域间隔设置、下表面区域的第一区域至少为两个，且第一区域和第二区域间隔设置。优选地，上表面区域的第一区域和下表面区域的第一区域上下对应；上表面区域的第二区域和下表面区域的第二区域上下对应。在此，本实施例提供的电池极片通过上述设置，能使集流体1上的PTC材料涂层将活性材料涂层相互隔开，从而隔断电池电极材料区(第一区域)之间的的热量蔓延，大大降低热失控的概率，提升电池的安全性。
较佳地，本实施例进一步对电池极片设计如下：如图1和图2所示，集流体1上的第一区域和第二区域均为条形区域，以使集流体上的活性材料涂层3和PTC材料涂层均为条形。并且，第一区域和第二区域的长度相等、第一区域的宽度大于所述第二区域的宽度(如图1所示，第一区域和第二区域沿着集流体长度方向定义为第一区域和第二区域的宽度、第一区域和第二区域沿着集流体宽度方向定义为第一区域和第二区域的长度)；以使集流体1上的每一活性材料涂层3和每一PTC材料浆料涂层的长度相等、每一活性材料涂层3的宽度大于每一PTC材料浆料涂层的宽度。较佳地，并且，所述第一区域和第二区域的宽度比为7:2-10:1；当设计的PTC涂层的宽度较小时，后涂布浆料若涂布误差控制不当容易遮盖涂好的PTC涂层，甚至练成一片，消弱PTC阻隔作用。活性材料涂层的厚度大于所述PTC材料涂层的厚度。
本实施例提供的电池极片可以针对电池不同材料体系各自的安全性及客户的实际需求，对应调节PTC材料涂层的宽度和厚度来控制PTC材料层的整体含量，达到不同的安全系数要求、实用性高。
较佳地，本实施例提供一种电池极片进一步设计如下：
一方面，本实施例中的活性材料涂层为正极活性材料涂层或负极活性材料涂层。其中，正极活性材料涂层的原料包括磷酸亚铁锂、三元材料镍钴锰(NCM)、锰酸锂、钴酸锂、镍钴铝酸锂(NCA)等中的任意一种或几种的混合物。负极活性材料涂层的原料包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、钛酸锂等中的任意一种或几种的混合物。
另一方面，本实施例中的PTC材料涂层的原料包括粘结剂、正温度型材料和导电剂；其中，所述粘接剂、正温度型材料、导电剂的重量比为(1-3)：(6-9)：(1-4)。其中，正温度型材料为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、环氧树脂、聚氨酯、聚醚及丙烯酸酯中的任一种或几种的混合物。其中，粘结剂为聚偏氟乙烯PVDF、羧甲基纤维素钠CMC、丁苯胶乳SBR、聚四氟乙烯PFTE、聚氧化乙烯PEO中的任一种或几种的混合物。其中，导电剂为导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管、纳米碳纤维中的任一种或几种的混合物。
再一方面，本实施例中的集流体包括铝箔、铝网、铜箔、铜网等中的任意一种或几种的组合。
实施例2
较佳地，本实施例用于制备实施例1所述的电池极片的制备方法，其中，主要包括如下步骤：
1、将粘结剂、正温度型材料、导电剂按照(1-3)：(6-9)：(1-4)的重量比加入设定溶剂中，制备成PTC材料浆料。
优选地，在该步骤中，PTC浆料的固含量为30-60％，若高于这个范围，会出现浆料流动性不佳造成涂布不均匀及团状拖尾，若低于该范围，会出现浆料过稀，出现针状拖尾且电池能量密度下降。设定溶剂为有机溶剂；具体地为挥发性溶剂，优选为：N-甲基吡咯烷酮。
较佳地，先向设定溶剂中加入粘结剂，再分别加入正温度型材料、导电剂，混合均匀后，得到PTC材料浆料。
2、将PTC材料浆料涂布在集流体的第二区域上，干燥后(优选地，烘干处理)，在集流体的第二区域上形成PTC材料涂层。
3、制备活性材料浆料。
在该步骤中，将正极活性材料(磷酸亚铁锂、三元材料镍钴锰(NCM)、锰酸锂、钴酸锂、镍钴铝酸锂(NCA)等中的任意一种或几种的混合物)制成活性材料浆料；或将负极活性材料(人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、钛酸锂等中的任意一种或几种的混合物)制成活性材料浆料。
4、将活性材料浆料涂布在集流体的第一区域上。即，将正极活性材料浆料或负极活性材料浆料涂覆在集流体的第一区域上。
上述步骤是先在集流体上涂布PTC材料浆料，再涂布活性材料浆料。当然也可以先在集流体上涂布活性材料浆料，再涂布PTC材料浆料。当设计的PTC涂层的宽度较小时，后涂布浆料若涂布误差控制不当容易遮盖涂好的PTC涂层，甚至练成一片，消弱PTC阻隔作用。
具体地，采用上述步骤制备实施例1中的一种优选方案所述的电池极片的步骤具体如下：将粘结剂、正温度型材料、导电剂按照(1-3)：(6-9)：(1-4)的重量比添加在设定溶剂中混合均匀，制成PTC材料浆料。将PTC材料浆料按照图1和图2的方式以特定的间隔均匀的涂布在集流体1的表面上，每段长度相同且为预先设置的定长，烘干设定溶剂，制成具有温度敏感性的导电集流体。按照锂离子电池制造方法，制备包含正极活性材料或负极活性材料的浆料，并将该浆料涂布在上述步骤所得的具有温度敏感性的导电集流体剩余的空箔上，即得到含有PTC间隔层的电池极片，最后将涂布完成的电池极片流入下一工序最终制作电池。
实施例3
本实施例提供一种电池，其中，本实施例中的电池包括实施例1所述的电池极片；并且，该电池极片由实施例2所述的方法制备而成。较佳地，本实施例中的电池为锂离子电池。
下面具体通过实验实施例对本发明进一步说明如下：
实施例4
1、将粘结剂聚偏氟乙烯PVDF与溶剂N-甲基吡咯烷酮NMP混合制成溶液A，再将正温度型材料高密度聚乙烯HDPE、导电剂石墨依次添加到溶液A中，搅拌均匀得到PTC材料浆料B(其中，PVDF、HDPE和石墨质量百分比分别为2：6：2；PTC材料浆料B的固含量为35％)。
2、将所得的PTC材料浆料B分别涂覆在铝箔、铜箔的第二区域上，烘干后，制成具有温度特性的导电铝箔和导电铜箔。其中，导电铝箔、导电铜箔的上表面区域和下表面区域均设有第一区域和第二区域，第一区域和第二区域间隔设置，第一区域和第二区域的宽度比为8:2。
3、正极活性材料采用磷酸亚铁锂，负极活性材料采用人造石墨；分别制备正极活性材料浆料、负极活性材料浆料；将正极活性材料浆料涂布在导电铝箔的第一区域、将负极活性材料浆料涂布在导电铜箔的第一区域，形成如图1所示的正极电池极片和负极电池极片。
4、将涂布完成的正极电池极片、负极电池极片流入下一工序组装成锂离子电池。
实施例5
1、将粘结剂聚偏氟乙烯PVDF与溶剂N-甲基吡咯烷酮NMP混合制成溶液A，再将正温度型材料高密度聚乙烯HDPE、导电剂石墨依次添加到溶液A中，搅拌均匀得到PTC材料浆料B(其中，PVDF、HDPE和石墨质量比分别为1：7：2；PTC材料浆料B的固含量为60％)。
2、将所得的PTC材料浆料B分别涂覆在铝箔、铜箔的第二区域上，烘干后，制成具有温度特性的导电铝箔和导电铜箔。其中，导电铝箔、导电铜箔的上表面区域和下表面区域均设有第一区域和第二区域，第一区域和第二区域间隔设置，第一区域和第二区域的宽度比为8:2。
3、正极活性材料采用磷酸亚铁锂，负极活性材料采用人造石墨；分别制备正极活性材料浆料、负极活性材料浆料；将正极活性材料浆料涂布在导电铝箔的第一区域、将负极活性材料浆料涂布在导电铜箔的第一区域，形成如图1所示的正极电池极片和负极电池极片。
4、将涂布完成的正极电池极片、负极电池极片流入下一工序组装成锂离子电池。
实施例6
1、将粘结剂聚偏氟乙烯PVDF与溶剂N-甲基吡咯烷酮NMP混合制成溶液A，再将正温度型材料高密度聚乙烯HDPE、导电剂石墨依次添加到溶液A中，搅拌均匀得到PTC材料浆料B(其中，PVDF、HDPE和石墨质量比分别为2：6：2；PTC材料浆料B的固含量为35％)。
2、将所得的PTC材料浆料B分别涂覆在铝箔、铜箔的第二区域上，烘干后，制成具有温度特性的导电铝箔和导电铜箔。其中，导电铝箔、导电铜箔的上表面区域和下表面区域均设有第一区域和第二区域，第一区域和第二区域间隔设置，第一区域和第二区域的宽度比为9:1。
3、正极活性材料采用磷酸亚铁锂，负极活性材料采用人造石墨；分别制备正极活性材料浆料、负极活性材料浆料；将正极活性材料浆料涂布在导电铝箔的第一区域、将负极活性材料浆料涂布在导电铜箔的第一区域，形成如图1所示的正极电池极片和负极电池极片。
4、将涂布完成的正极电池极片、负极电池极片流入下一工序组装成锂离子电池。
实施例7
1、将粘结剂羧甲基纤维素钠CMC与溶剂N-甲基吡咯烷酮NMP混合制成溶液A，再将正温度型材料聚氯乙烯、导电剂炭黑依次添加到溶液A中，搅拌均匀得到PTC材料浆料B(其中，CMC、聚氯乙烯和炭黑质量比分别为2：6：2；PTC材料浆料B的固含量为30％)。
2、将所得的PTC材料浆料B分别涂覆在铝箔、铜箔的第二区域上，烘干后，制成具有温度特性的导电铝箔和导电铜箔。其中，导电铝箔、导电铜箔的上表面区域和下表面区域均设有第一区域和第二区域，第一区域和第二区域间隔设置，第一区域和第二区域的宽度比为8:2。
3、正极活性材料采用三元材料镍钴锰，负极活性材料采用中间相碳微球；分别制备正极活性材料浆料、负极活性材料浆料；将正极活性材料浆料涂布在导电铝箔的第一区域、将负极活性材料浆料涂布在导电铜箔的第一区域，形成如图1所示的正极电池极片和负极电池极片。
4、将涂布完成的正极电池极片、负极电池极片流入下一工序组装成锂离子电池。
实施例8
1、将粘结剂丁苯胶乳SBR与溶剂N-甲基吡咯烷酮NMP混合制成溶液A，再将正温度型材料聚酯、导电剂乙炔黑依次添加到溶液A中，搅拌均匀得到PTC材料浆料B(其中，SBR、聚酯和乙炔黑质量比分别为3：6：4；PTC材料浆料B的固含量为30％)。
2、将所得的PTC材料浆料B分别涂覆在铝箔、铜箔的第二区域上，烘干后，制成具有温度特性的导电铝箔和导电铜箔。其中，导电铝箔、导电铜箔的上表面区域和下表面区域均设有第一区域和第二区域，第一区域和第二区域间隔设置，第一区域和第二区域的宽度比为7:2。
3、正极活性材料采用磷酸亚铁锂，负极活性材料采用人造石墨；分别制备正极活性材料浆料、负极活性材料浆料；将正极活性材料浆料涂布在导电铝箔的第一区域、将负极活性材料浆料涂布在导电铜箔的第一区域，形成如图1所示的正极电池极片和负极电池极片。
4、将涂布完成的正极电池极片、负极电池极片流入下一工序组装成锂离子电池。
实施例9
1、将粘结剂聚氧化乙烯PEO与溶剂N-甲基吡咯烷酮NMP混合制成溶液A，再将正温度型材料聚酰亚胺、导电剂碳纤维依次添加到溶液A中，搅拌均匀得到PTC材料浆料B(其中，PEO、聚酰亚胺和碳纤维质量比分别为3：7：2；PTC材料浆料B的固含量为45％)。
2、将所得的PTC材料浆料B分别涂覆在铝箔、铜箔的第二区域上，烘干后，制成具有温度特性的导电铝箔和导电铜箔。其中，导电铝箔、导电铜箔的上表面区域和下表面区域均设有第一区域和第二区域，第一区域和第二区域间隔设置，第一区域和第二区域的宽度比为9:1。
3、正极活性材料采用锰酸锂，负极活性材料采用天然石墨和人造石墨的混合物；分别制备正极活性材料浆料、负极活性材料浆料；将正极活性材料浆料涂布在导电铝箔的第一区域、将负极活性材料浆料涂布在导电铜箔的第一区域，形成如图1所示的正极电池极片和负极电池极片。
4、将涂布完成的正极电池极片、负极电池极片流入下一工序组装成锂离子电池。
实施例10
1、将粘结剂聚偏氟乙烯PVDF与溶剂N-甲基吡咯烷酮NMP混合制成溶液A，再将正温度型材料环氧树脂、导电剂纳米碳纤维依次添加到溶液A中，搅拌均匀得到PTC材料浆料B(其中，PVDF、环氧树脂和纳米碳纤维质量比分别为2：8：3；PTC材料浆料B的固含量为48％)。
2、将所得的PTC材料浆料B分别涂覆在铝箔、铜箔的第二区域上，烘干后，制成具有温度特性的导电铝箔和导电铜箔。其中，导电铝箔、导电铜箔的上表面区域和下表面区域均设有第一区域和第二区域，第一区域和第二区域间隔设置，第一区域和第二区域的宽度比为7:2。
3、正极活性材料采用镍钴铝酸锂，负极活性材料采用人造石墨；分别制备正极活性材料浆料、负极活性材料浆料；将正极活性材料浆料涂布在导电铝箔的第一区域、将负极活性材料浆料涂布在导电铜箔的第一区域，形成如图1所示的正极电池极片和负极电池极片。
4、将涂布完成的正极电池极片、负极电池极片流入下一工序组装成锂离子电池。
实施例11
1、将粘结剂聚偏氟乙烯PVDF与溶剂N-甲基吡咯烷酮NMP混合制成溶液A，再将正温度型材料聚氨酯、导电剂纳米碳纤维依次添加到溶液A中，搅拌均匀得到PTC材料浆料B(其中，PVDF、聚氨酯、纳米碳纤维质量比分别为2：8：1；PTC材料浆料B的固含量为30％)。
2、将所得的PTC材料浆料B分别涂覆在铝箔、铜箔的第二区域上，烘干后，制成具有温度特性的导电铝箔和导电铜箔。其中，导电铝箔、导电铜箔的上表面区域和下表面区域均设有第一区域和第二区域，第一区域和第二区域间隔设置，第一区域和第二区域的宽度比为10:1。
3、正极活性材料采用磷酸亚铁锂，负极活性材料采用人造石墨；分别制备正极活性材料浆料、负极活性材料浆料；将正极活性材料浆料涂布在导电铝箔的第一区域、将负极活性材料浆料涂布在导电铜箔的第一区域，形成如图1所示的正极电池极片和负极电池极片。
4、将涂布完成的正极电池极片、负极电池极片流入下一工序组装成锂离子电池。
实施例12
1、将粘结剂聚偏氟乙烯PVDF与溶剂N-甲基吡咯烷酮NMP混合制成溶液A，再将正温度型材料聚醚和导电剂石墨添加到溶液A中，搅拌均匀得到PTC材料浆料B(其中，PVDF、聚醚和石墨质量比分别为3:9:1；PTC材料浆料B的固含量为38％)。
2、将所得的PTC材料浆料B分别涂覆在铝箔、铜箔的第二区域上，烘干后，制成具有温度特性的导电铝箔和导电铜箔。其中，导电铝箔、导电铜箔的上表面区域和下表面区域均设有第一区域和第二区域，第一区域和第二区域间隔设置，第一区域和第二区域的宽度比为9:1。
3、正极活性材料采用磷酸亚铁锂，负极活性材料采用人造石墨；分别制备正极活性材料浆料、负极活性材料浆料；将正极活性材料浆料涂布在导电铝箔的第一区域、将负极活性材料浆料涂布在导电铜箔的第一区域，形成如图1所示的正极电池极片和负极电池极片。
4、将涂布完成的正极电池极片、负极电池极片流入下一工序组装成锂离子电池。
实施例13
1、将粘结剂聚偏氟乙烯PVDF与溶剂N-甲基吡咯烷酮NMP混合制成溶液A，再将正温度型材料丙烯酸酯和导电剂石墨添加到溶液A中，搅拌均匀得到PTC材料浆料B(其中，PVDF、丙烯酸酯和石墨质量比分别为3:6:4；PTC材料浆料B的固含量为47％)。
2、将所得的PTC材料浆料B分别涂覆在铝箔、铜箔的第二区域上，烘干后，制成具有温度特性的导电铝箔和导电铜箔。其中，导电铝箔、导电铜箔的上表面区域和下表面区域均设有第一区域和第二区域，第一区域和第二区域间隔设置，第一区域和第二区域的宽度比为8:2。
3、正极活性材料采用磷酸亚铁锂，负极活性材料采用人造石墨；分别制备正极活性材料浆料、负极活性材料浆料；将正极活性材料浆料涂布在导电铝箔的第一区域、将负极活性材料浆料涂布在导电铜箔的第一区域，形成如图1所示的正极电池极片和负极电池极片。
4、将涂布完成的正极电池极片、负极电池极片流入下一工序组装成锂离子电池。
实施例14
1、将粘结剂聚偏氟乙烯PVDF与溶剂N-甲基吡咯烷酮NMP混合制成溶液A(该溶液的固含量为10％)，再将正温度型材料聚丙烯和聚氯乙烯的混合物、导电剂石墨添加到溶液A中，搅拌均匀得到PTC材料浆料B(其中，PVDF、聚丙烯和聚氯乙烯的混合物、石墨质量比分别为3:6:1；PTC材料浆料B的固含量为45％)。
2、将所得的PTC材料浆料B分别涂覆在铝箔、铜箔的第二区域上，烘干后，制成具有温度特性的导电铝箔和导电铜箔。其中，导电铝箔、导电铜箔的上表面区域和下表面区域均设有第一区域和第二区域，第一区域和第二区域间隔设置，第一区域和第二区域的宽度比为8:2。
3、正极活性材料采用磷酸亚铁锂，负极活性材料采用人造石墨；分别制备正极活性材料浆料、负极活性材料浆料；将正极活性材料浆料涂布在导电铝箔的第一区域、将负极活性材料浆料涂布在导电铜箔的第一区域，形成如图1所示的正极电池极片和负极电池极片。
4、将涂布完成的正极电池极片、负极电池极片流入下一工序组装成锂离子电池。
实施例15
本实施例与实施例7的电池极片和电池的制备方法唯一不同之处在于：导电铜箔、导电铝箔的上表面区域包括间隔设置的第一区域和第二区域；导电铜箔、导电铝箔的下表面区域均为第一区域；其他步骤均相同。
对比例1
正极活性材料采用磷酸亚铁锂，负极活性材料采用人造石墨；分别制备正极活性材料浆料、负极活性材料浆料；将正极活性材料浆料涂布在导电铝箔、将负极活性材料浆料涂布在导电铜箔上，形成常规的正极电池极片和负极电池极片。将正极电池极片和负极电池极片经过后续装配注液活化过程装配成锂离子电池。
将实施例4-15及对比例1制得的锂离子电池按照锂离子测试标准GBT-31485-2015电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法进行安全性能测试，主要测试项包括过充测试、短路测试、针刺测试。
过充测试：电池按1C恒流恒压充电，截止电流为0.05C，在对电池以恒流恒压充电至6.3V，观察1h，监控此过程电芯的温度，并记录电芯是否起火、爆炸。
短路测试：电池按1C恒流恒压充电，截止电流为0.05C；再以外部线路内阻＜5mΩ的导线连接电芯正负极，短路10min，观察1h，监控此过程中电芯的表面温度，并记录电芯是否起火、爆炸。
针刺测试：电池按1C恒流恒压充电，截止电流为0.05C；用直径为6mm的耐高温钢钉，以25mm/s的速度，从垂直于蓄电池极板的方向贯穿，贯穿位置宜靠近刺面的中心位置。钢针将停留在蓄电池中，观察1h，监控此过程中电芯的表面温度，并记录电芯是否起火、爆炸。
实施例4-15以及对比例1制作的锂离子电池安全性能测试结果见表1。其中所有的测试以起火爆炸为测试不合格，其中测试通过率N/M中，N为测试通过的锂离子电池数量，M为测试的总电池数量。
表1
从表1的测试结果来看，常规涂布方式的锂电池在过充、短路、针刺等安全测试项中通过率非常低。而采用本发明实施例在集流体表面间隔涂布PTC材料涂层方式均通过三项测试，从而说明本发明实施例提供的电池极片能极大的提升电池的安全性能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (11)

1.一种电池极片，其特征在于，所述电池极片包括：
集流体，所述集流体的表面包括第一区域和第二区域；
活性材料涂层，所述第一区域涂布所述活性材料涂层；
PTC材料涂层，所述第二区域涂布所述PTC材料涂层；
其中，所述集流体的表面包括相对设置的上表面区域和下表面区域；其中，所述上表面区域包括第一区域和第二区域；和/或所述下表面区域包括第一区域和第二区域；
所述集流体的同一表面区域上的第一区域和第二区域交替设置；
其中，所述第一区域和第二区域均为条形区域，且所述第一区域和第二区域的长度相等、所述第一区域的宽度大于所述第二区域的宽度；
其中，所述第一区域和第二区域的宽度比为7:2-10:1；
其中，所述集流体的同一表面区域上的第一区域至少为两个；所述集流体的同一表面区域上的第二区域至少为一个；
其中，所述活性材料涂层的厚度大于所述PTC材料涂层的厚度。
2.根据权利要求1所述的电池极片，其特征在于，当所述上表面区域、下表面区域均包括第一区域和第二区域时，
所述上表面区域的第一区域和所述下表面区域上的第一区域的位置上下对应；
所述上表面区域的第二区域和所述下表面区域上的第二区域的位置上下对应。
3.根据权利要求1所述的电池极片，其特征在于，所述PTC材料涂层的原料包括粘结剂、正温度型材料和导电剂；其中，所述粘结剂、正温度型材料、导电剂的重量比为（1-3）：（6-9）：（1-4）。
4.根据权利要求3所述的电池极片，其特征在于，所述正温度型材料为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、环氧树脂、聚氨酯、聚醚及丙烯酸酯中的任一种或几种的混合物。
5.根据权利要求3所述的电池极片，其特征在于，所述粘结剂为聚偏氟乙烯PVDF、羧甲基纤维素钠、丁苯胶乳SBR、聚四氟乙烯PFTE、聚氧化乙烯PEO中的任一种或几种的混合物；和/或
所述导电剂为导电炭黑、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管中的任一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的电池极片，其特征在于，所述活性材料涂层为正极活性材料涂层或负极活性材料涂层。
7.一种用于制备权利要求1-6任一项所述的电池极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将PTC材料涂层的原料加入设定溶剂中，制备成PTC材料浆料；
将所述PTC材料浆料涂布在集流体的第二区域上，干燥后，在所述集流体的第二区域上形成PTC材料涂层；
制备活性材料浆料；
将所述活性材料浆料涂布在集流体的第一区域上，在所述集流体的第一区域上形成活性材料涂层。
8.根据权利要求7所述的电池极片的制备方法，其特征在于，
所述PTC材料浆料的固含量为30-60%；和/或
所述设定溶剂为N-甲基吡咯烷酮NMP。
9.根据权利要求7所述的电池极片的制备方法，其特征在于，当所述PTC材料涂层的原料包括粘结剂、正温度型材料和导电剂；其中，所述粘结剂、正温度型材料、导电剂的重量比为（1-3）：（6-9）：（1-4）时；
在所述PTC材料浆料的制备步骤中：先向设定溶剂中加入粘结剂，再分别加入正温度型材料、导电剂，混合均匀后，得到PTC材料浆料。
10.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求1-6任一项所述的电池极片。
11.根据权利要求10所述的电池，其特征在于，所述电池为锂离子电池。
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