CN109309192A - 电极片及电化学储能装置 - Google Patents

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CN109309192A CN201710632118.XA CN201710632118A CN109309192A CN 109309192 A CN109309192 A CN 109309192A CN 201710632118 A CN201710632118 A CN 201710632118A CN 109309192 A CN109309192 A CN 109309192A
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Abstract

本申请提供一种电极片及电化学储能装置。所述电极片包括集流体以及活性材料层。所述电极片还包括导电涂层。所述导电涂层设置于集流体和活性材料层之间，且包括导电聚合物以及碳基导电材料。所述导电聚合物选自聚噻吩和聚阴离子的配合物。本申请的电极片可以使电化学储能装置具有较低的初始内阻，使电化学储能装置具有良好的动力学性能，同时在电化学储能装置滥用时，提高电化学储能装置的安全性能，改善电化学储能装置的抗热冲击性能和过充性能，同时所述电化学储能装置还具有良好的循环性能和高温存储性能。

Description

电极片及电化学储能装置
技术领域
本申请涉及储能装置领域，尤其涉及一种电极片及电化学储能装置。
背景技术
锂离子电池因具有工作电压高、比容量大、自放电小、循环寿命长、无记忆效应、环境友好等优点已经迅速占领了消费类电子市场并且在动力储能领域的应用急剧扩张。然而，锂离子电池的安全问题，尤其是锂离子电池滥用所造成的热失控已经成为锂离子电池应用过程中最大的隐患之一。滥用过程中，锂离子电池剧烈产热，无法及时散去的热量会引起锂离子电池内部严重的热量累积，最终导致锂离子电池热失控。
目前研发人员通常采用添加阻燃添加剂、使用陶瓷隔离膜以及具有温度敏感性的集流体等技术手段来改善锂离子电池的安全性能。在这些技术手段中，有些会在改善锂离子电池安全性能的同时劣化锂离子电池的动力学性能，有些则对锂离子电池的安全性能的改善效果还不够理想。锂离子电池的安全问题仍亟待解决，尤其是在锂离子电池内部热量剧烈产生之前，抑制锂离子电池内部的电化学反应，这对提高锂离子电池的安全性能非常重要。
申请公布日为2016年3月2日，申请公布号为CN105375035A的中国专利公开了一种包含双层涂层的集流体，所述双层涂层由内至外依次为导电浆料涂层和导电聚合物PEDOT:PSS涂层。然而，该集流体由于含有双层涂层，因此制备工艺繁琐；此外，导电聚合物PEDOT:PSS涂层的导电性能较差，导致锂离子电池极化较严重，循环寿命较差，因此从集流体整体来看，该集流体的导电性变差，因此将会使得处于该集流体表面的活性材料层的极化变严重；再者，导电聚合物涂层与金属集流体之间存在导电浆料涂层，相当于电极片的双涂层处理，使得电极片整体质量和厚度极大增加，降低了锂离子电池质量和体积能量密度。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种电极片及电化学储能装置，所述电极片可以使电化学储能装置具有较低的初始内阻，使电化学储能装置具有良好的动力学性能，同时在电化学储能装置滥用时改善电化学储能装置的安全性能，改善电化学储能装置的抗热冲击性能和过充性能，同时所述电化学储能装置还具有良好的循环性能和高温存储性能。
为了达到上述目的，在本申请的一方面，本申请提供了一种电极片，其包括集流体以及活性材料层。所述电极片还包括导电涂层。所述导电涂层设置于集流体和活性材料层之间，且包括导电聚合物以及碳基导电材料。所述导电聚合物选自聚噻吩和聚阴离子的配合物。
在本申请的另一方面，本申请提供了一种电化学储能装置，其包括本申请一方面的电极片。
相对于现有技术，本申请的有益效果为：
本申请的电极片可以使电化学储能装置具有较低的初始内阻，使电化学储能装置具有良好的动力学性能，同时在电化学储能装置滥用时，提高电化学储能装置的安全性能，改善电化学储能装置的抗热冲击性能和过充性能，同时所述电化学储能装置还具有良好的循环性能和高温存储性能。
具体实施方式
下面详细说明根据本申请的电极片及电化学储能装置。
首先说明根据本申请第一方面的电极片。
根据本申请第一方面的电极片包括集流体以及活性材料层。所述电极片还包括导电涂层。所述导电涂层设置于集流体和活性材料层之间。所述导电涂层包括导电聚合物以及碳基导电材料。所述导电聚合物选自聚噻吩和聚阴离子的配合物。
在根据本申请第一方面所述的电极片中，在常温下，由聚噻吩和聚阴离子的配合物构成的导电聚合物和碳基导电材料通常具有良好的导电性能，因此依靠导电聚合物和碳基导电材料，可以在导电涂层内部形成良好的电子通路，从而可保证活性材料层与集流体之间良好的导电性，使电化学储能装置具有较低的初始内阻和良好的动力学性能；当电化学储能装置发生热冲击、过充、短路等异常状况时，电化学储能装置内部的温度短时间内急剧上升(通常会上升至100℃以上)，此时导电涂层中导电聚合物会因自身链段扭转及脱掺杂效应而从导电子态转变成电子绝缘态，其电子导电性骤减的同时还伴随有热膨胀，其热膨胀会引起碳基导电材料的电子通路中断，从而最大程度地切断活性材料层与集流体之间的电子通道，抑制电化学储能装置内部的电化学反应，因此可以改善电化学储能装置的安全性能。
在根据本申请第一方面所述的电极片中，所述导电聚合物可选自式1、式2、式3所示的化合物中的一种或几种；在式1、式2、式3中，m、y、q为3～500的整数；n、x、p为整数且取值范围分别为m、y、p的1/10～1/3；R11、R12、R13、R14、R21、R22、R23、R24、R31、R32、R33、R34各自独立地选自H、F、Cl、Br、I、硝基、磺酸基、取代或未取代的碳原子数为1～10的烷烃基、取代或未取代的碳原子数为2～10的烯烃基、取代或未取代的碳原子数为2～10的炔烃基中的一种，其中，烷烃基、烯烃基、炔烃基还可被卤素原子、N原子、O原子、S原子中的一种或几种取代；R15、R25、R35各自独立地选自取代或未取代的碳原子数为1～10的烷烃基、取代或未取代的碳原子数为2～10的烯烃基、取代或未取代的碳原子数为2～10的炔烃基、磺酰基中的一种，其中，烷烃基、烯烃基、炔烃基还可被卤素原子、N原子、O原子、S原子中的一种或几种取代。
在根据本申请第一方面所述的电极片中，具体地，所述导电聚合物可选自下述化合物中的一种或几种；但本申请不限于此。
在根据本申请第一方面所述的电极片中，所述碳基导电材料可选自零维碳基导电材料、一维碳基导电材料、二维碳基导电材料、三维碳基导电材料中的一种或几种。
在根据本申请第一方面所述的电极片中，所述零维碳基导电材料、一维碳基导电材料、二维碳基导电材料、三维碳基导电材料的粒径没有具体的限制，可根据实际情况进行选择，优选地，所述零维碳基导电材料的D50为5nm～100nm，所述一维碳基导电材料的粒径D50为1nm～200nm，所述二维碳基导电材料的粒径D50为1μm～10μm；所述三维碳基导电材料的粒径D50为3μm～80μm。
在根据本申请第一方面所述的电极片中，所述一维碳基导电材料的长度没有具体的限制，可根据实际需求进行选择，优选地，所述一维碳基导电材料的长度为0.01μm～200μm。
在根据本申请第一方面所述的电极片中，所述零维碳基导电材料可选自乙炔黑、导电炭黑(Super P、Super S、350G、SP-Li)、科琴黑(EC-300J、ECP、EC-600JD)中的一种或几种；所述一维碳基导电材料可选自碳纳米管(CNT)、碳纤维(VGCF)、碳纳米线中的一种或几种；所述二维碳基导电材料可选自石墨烯(Gr)、碳纳米带中的一种或几种；所述三维碳基导电材料可选自导电石墨(SFG6、KS-6)。
在根据本申请第一方面所述的电极片中，当导电涂层的厚度较小时，其对电化学储能装置的安全性能的改善作用不明显，当导电涂层的厚度较大时，其又可能恶化电化学储能装置在正常工作温度下的动力学性能。因此，优选地，所述导电涂层的厚度可为0.1μm～10μm。
在根据本申请第一方面所述的电极片中，若碳基导电材料的含量较少，其无法组成良好的电子通道，从而影响电化学储能装置正常工作温度下的动力学性能；若碳基导电材料的含量较多，则当电化学储能装置过热时，电子通道难以被有效破坏，从而无法及时阻断电子源，影响对电化学储能装置安全性能的改善。因此，优选地，所述碳基导电材料的质量为所述导电涂层总质量的0.01％～20％。
在根据本申请第一方面所述的电极片中，所述集流体的种类没有具体的限制，可根据实际情况进行选择。具体地，所述集流体可为金属箔，所述金属箔的种类没有具体的限制，可根据实际情况进行选择。优选地，所述集流体可选自银箔、铜箔、铝箔、不锈钢箔、镍箔中的一种或几种。
在根据本申请第一方面所述的电极片中，根据所选用的金属箔的不同，所述集流体为正极集流体或所述集流体为负极集流体，相应地，所述电极片为正极片或所述电极片为负极片。
在根据本申请第一方面所述的电极片中，所述集流体的厚度没有具体的限制，可根据实际情况进行选择。
在根据本申请第一方面所述的电极片中，所述活性材料层中的活性材料可为正极活性材料或所述活性材料层中的活性材料可为负极活性材料，所述正极活性材料、负极活性材料的种类没有具体的限制，可根据实际需求进行选择。具体地，所述正极活性材料可选自锂的过渡金属氧化物中的一种或几种，优选地，所述正极活性材料选自LiCoO2、LiNixCoyMn(1-x-y)O2、LiNixCoyAl(1-x-y)O2、LiNixMn1-xO2、LiNiO2、LiMnO2、Li2MnO4中的一种或几种，其中，x、y、x+y均小于1；所述负极活性材料可选自人造石墨、天然石墨、硅、软碳、硬碳、硅氧化物、硅碳复合物中的一种或几种。
其次说明根据本申请第二方面的电化学储能装置。
根据本申请第二方面所述的电化学储能装置包括根据本申请第一方面所述的电极片。
在根据本申请第二方面所述的电化学储能装置中，所述电化学储能装置包括正极片、负极片、隔离膜、包装壳以及电解质等。根据本申请第一方面所述的集流体既可以用于电化学储能装置的正极片也可以用于负极片。在本申请的实施例中，仅示出本申请第一方面所述的集流体用于电化学储能装置的正极的实施例，但本申请不限于此。
在根据本申请第二方面所述的电化学储能装置中，需要说明的是，所述电化学储能装置可为超级电容器、锂离子电池或钠离子电池。在本申请的实施例中，仅示出电化学储能装置为锂离子电池的实施例，但本申请不限于此。
在锂离子电池中，所述电解质可为液体电解质，所述电解质可包括锂盐以及有机溶剂。
在锂离子电池中，所述锂盐的具体种类不受限制。具体地，所述锂盐可选自LiPF6、LiBF4、LiN(SO2F)2(简写为LiFSI)、LiN(CF3SO2)2(简写为LiTFSI)、LiClO4、LiAsF6、LiB(C2O4)2(简写为LiBOB)、LiBF2C2O4(简写为LiDFOB)中的一种或几种。
在锂离子电池中，所述有机溶剂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，使用非水有机溶剂。所述非水有机溶剂可包括任意种类的碳酸酯、羧酸酯。碳酸酯可包括环状碳酸酯或者链状碳酸酯。所述非水有机溶剂还可包括碳酸酯的卤代化合物。具体地，所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚戊酯、氟代碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、四氢呋喃中的一种或几种。
在锂离子电池中，所述隔离膜的种类没有具体的限制，可根据实际需求选择。
下面结合实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。在实施例中仅示出电化学储能装置为锂离子电池的情况，但本发明不限于此。
在下述实施例中，所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明，均可商购获得。
实施例1
(1)正极片的制备
将导电聚合物化合物2溶解在水中并充分搅拌，其中，导电聚合物的固含量为10％，然后加入碳基导电材料导电炭黑SP-Li(SP-Li的D50与比表面积之比为D50:比表面积＝40nm:62m2/g)，充分搅拌后得到导电涂层浆料，接着将导电涂层浆料均匀涂覆在厚度为12μm的正极集流体铝箔的两个表面上，烘干以在正极集流体上获得导电涂层，其中，碳基导电材料导电炭黑SP-Li的加入量为所述导电涂层总质量的5％，导电涂层的厚度为2μm。
将正极活性材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)、正极导电剂导电炭黑(Super P)按质量比为97:1.5:1.5与溶剂N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)充分混合并搅拌，得到正极浆料，然后将正极浆料均匀涂布在形成有导电涂层的正极集流体铝箔上，并在110℃下烘烤1h，之后经过压实、分切得到正极片。
(2)负极片的制备
将负极活性材料人造石墨、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)、粘结剂丁苯橡胶、负极导电剂导电炭黑(Super P)按质量比为96.5:1％:1:1.5与溶剂去离子水充分混合并搅拌，得到负极浆料，之后将负极浆料均匀地涂布在厚度为8μm的负极集流体铜箔上，并在110℃下烘烤1h，之后经过压实、分切得到负极片。
(3)电解液的制备
在干燥房中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)按质量比EC:EMC＝30:70进行混合，之后加入LiPF6作为锂盐并使LiPF6的浓度为1mol/L，得到电解液。
(4)隔离膜的制备
以厚度为14μm的聚乙烯膜(PE)作为隔离膜。
(5)锂离子电池的制备
将正极片、隔离膜、负极片按顺序叠好，使隔离膜处于正、负极片之间起到隔离的作用，然后卷绕成方形的裸电芯，焊接极耳，将裸电芯装入包装箔铝塑膜中，然后在80℃下烘烤除水后，注入相应的电解液并封口，之后经过静置、热冷压、化成(0.02C恒流充电到3.3V，再以0.1C恒流充电到3.8V)、整形、容量测试等工序，获得成品软包装锂离子电池，其厚度为4.0mm、宽度为60mm、长度为140mm。
实施例2
锂离子电池的制备过程同实施例1，区别在于，
(1)正极片的制备
将碳基导电材料导电炭黑SP-Li替换为导电炭黑350G，350G的D50与比表面积之比为D50:比表面积＝40nm:770m2/g。
实施例3
锂离子电池的制备过程同实施例1，区别在于，
(1)正极片的制备
将碳基导电材料导电炭黑SP-Li替换为导电炭黑EC-300J，EC-300J的D50与比表面积之比为D50:比表面积＝50nm:400m2/g。
实施例4
锂离子电池的制备过程同实施例1，区别在于，
(1)正极片的制备
将碳基导电材料导电炭黑SP-Li替换为导电炭黑ECP，ECP的D50与比表面积之比为D50:比表面积＝40nm:700m2/g。
实施例5
锂离子电池的制备过程同实施例1，区别在于，
(1)正极片的制备
将导电聚合物化合物2替换为化合物4，
将碳基导电材料导电炭黑SP-Li替换为导电炭黑EC-600JD，EC-600JD的D50与比表面积之比为D50:比表面积＝30nm:900m2/g。
实施例6
锂离子电池的制备过程同实施例1，区别在于，
(1)正极片的制备
将碳基导电材料导电炭黑SP-Li替换为碳纳米管CNT，CNT的D50、比表面积、长度之比为D50:比表面积:长度＝5nm:400m2/g:5～20μm。
实施例7
锂离子电池的制备过程同实施例1，区别在于，
(1)正极片的制备
将碳基导电材料导电炭黑SP-Li替换为碳纤维VGCF，VGCF的D50、比表面积、长度之比为D50:比表面积:长度＝150nm:15m2/g:10～20μm。
实施例8
锂离子电池的制备过程同实施例1，区别在于，
(1)正极片的制备
将导电聚合物化合物2替换为化合物5，
将碳基导电材料导电炭黑SP-Li替换为导电石墨SFG6，SFG6的厚度、片径、比表面积之比为厚度:片径:比表面积＝2μm:3.5μm:17m2/g。
实施例9
锂离子电池的制备过程同实施例1，区别在于，
(1)正极片的制备
将碳基导电材料导电炭黑SP-Li替换为导电石墨KS-6，KS-6的厚度、片径、比表面积之比为厚度:片径:比表面积＝1μm:3.4μm:20m2/g。
实施例10
锂离子电池的制备过程同实施例1，区别在于，
(1)正极片的制备
将碳基导电材料导电炭黑SP-Li替换为石墨烯Gr，Gr的厚度、片径、比表面积之比为厚度:片径:比表面积＝0.003μm:5μm:30m2/g。
实施例11
锂离子电池的制备过程同实施例1，区别在于，
(1)正极片的制备
将碳基导电材料导电炭黑SP-Li替换为导电炭黑ECP，ECP的D50与比表面积之比为D50:比表面积＝40nm:700m2/g；碳基导电材料导电炭黑ECP的加入量为所述导电涂层总质量的0.01％。
实施例12
锂离子电池的制备过程同实施例1，区别在于，
(1)正极片的制备
将碳基导电材料导电炭黑SP-Li替换为导电炭黑ECP，ECP的D50与比表面积之比为D50:比表面积＝40nm:700m2/g；导电涂层的厚度为0.2μm。
实施例13
锂离子电池的制备过程同实施例1，区别在于，
(1)正极片的制备
将碳基导电材料导电炭黑SP-Li替换为导电炭黑ECP，ECP的D50与比表面积之比为D50:比表面积＝40nm:700m2/g；碳基导电材料导电炭黑ECP的加入量为所述导电涂层总质量的10％；导电涂层的厚度为10μm。
实施例14
锂离子电池的制备过程同实施例1，区别在于，
(1)正极片的制备
将碳基导电材料导电炭黑SP-Li替换为导电炭黑ECP，ECP的D50与比表面积之比为D50:比表面积＝40nm:700m2/g；碳基导电材料导电炭黑ECP的加入量为所述导电涂层总质量的20％。
对比例1
锂离子电池的制备过程同实施例1，区别在于，
(1)正极片的制备
将正极活性材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、粘结剂偏二氟乙烯(PVDF)、正极导电剂导电炭黑(Super P)按质量比为97:1.5:1.5与溶剂N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)充分混合并搅拌，得到正极浆料，然后将正极浆料直接均匀地涂布在厚度为12μm的正极集流体铝箔上，并在110℃下烘烤1h，之后经过压实、分切得到正极片。
对比例2
锂离子电池的制备过程同实施例1，区别在于，
(1)正极片的制备
将导电聚合物化合物1溶解在水中并充分搅拌，得到导电聚合物浆料，其中，导电聚合物的固含量为10％，接着将导电聚合物浆料均匀涂覆在厚度为12μm的正极集流体铝箔的两个表面上，烘干以在正极集流体上获得导电涂层，其中，导电涂层的单侧厚度为1μm；
将正极活性材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、粘结剂偏二氟乙烯(PVDF)、正极导电剂导电炭黑(Super P)按质量比为97:1.5:1.5与溶剂N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)充分混合并搅拌，得到正极浆料，然后将正极浆料均匀地涂布在形成有导电涂层的正极集流体铝箔上，并在110℃下烘烤1h，之后经过压实、分切得到正极片。
对比例3
锂离子电池的制备过程同对比例2，区别在于，
(1)正极片的制备
将导电聚合物化合物1替换为化合物2。
对比例4
锂离子电池的制备过程同对比例2，区别在于，
(1)正极片的制备
将导电聚合物化合物1替换为化合物3。
对比例5
锂离子电池的制备过程同对比例2，区别在于，
(1)正极片的制备
将导电聚合物化合物1替换为化合物4。
对比例6
锂离子电池的制备过程同对比例2，区别在于，
(1)正极片的制备
将导电聚合物化合物1替换为化合物5。
对比例7
锂离子电池的制备过程同对比例2，区别在于，
(1)正极片的制备
将导电聚合物化合物1替换为化合物6。
表1实施例1-14和对比例1-7的参数
接下来说明锂离子电池的测试过程。
(1)锂离子电池的初始内阻测试
利用交流阻抗测试仪直接测试化成之后的新鲜的锂离子电池的内阻，即为锂离子电池的初始内阻。
(2)锂离子电池的热冲击安全性能测试
在25℃下，将锂离子电池以1C恒流充至电压为4.2V，之后以4.2V恒压充至电流为0.05C，然后将锂离子电池放入恒温箱中，以5℃/min的升温速率将恒温箱升温至200℃并在200℃保持2小时，记录此过程中锂离子电池出现热失控所需的时间。
(3)锂离子电池的过充安全性能测试
在25℃下，将锂离子电池以1C恒流充至电压为4.2V，之后以4.2V恒压充至电流为0.05C，此时锂离子电池为100％SOC，然后将锂离子电池以1C恒流至充电至1.5U，此过程所需要的时间记为t(s)。
锂离子电池到达1.5U时的SOC(％)＝t/3600×100％。
(4)锂离子电池的循环性能测试
在25℃下，将锂离子电池以1C恒流充至电压为4.2V，之后以4.2V恒压充至电流为0.05C，然后以1C恒流放电至电压2.8V，以上为锂离子电池的一次充放电循环，记录锂离子电池的首次放电容量，然后将锂离子电池按照上述条件进行500次充放电循环，记录第500次循环的放电容量。
锂离子电池25℃循环500次后的容量保持率(％)＝(第500次循环的放电容量/首次放电容量)×100％。
(5)锂离子电池的高温存储性能测试
在25℃下，将锂离子电池的初始放电容量记为C0，然后将满充的锂离子电池在60℃环境中存储(即以1C恒流充至电压为4.2V，再以4.2V恒压充至电流为0.05C)，存储满30天时取出并测试其放电容量，记为C30。
锂离子电池60℃存储30天后的容量保持率(％)＝(C30/C0)×100％。
表2实施例1-14和对比例1-7的测试结果
从表1和表2的相关数据分析可知，本申请的电极片可以使锂离子电池具有较低的初始内阻，使锂离子电池具有良好的动力学性能，提高锂离子电池的安全性能，改善锂离子电池的抗热冲击性能和过充性能，同时所述锂离子电池还具有良好的循环性能和高温存储性能。
在对比例1-7中分析可知，对比例2-7的锂离子电池到达1.5U时的SOC相对于对比例1低，这表明锂离子电池的过充性能得到了一定的改善，但是由于导电聚合物的电子导电不完全性，锂离子电池的初始内阻相对于仅使用纯铝箔做正极集流体的锂离子电池均不同程度增加，导致锂离子电池的动力学性能下降，同时循环容量保持率和高温存储容量保持率恶化。其中，对比例2中导电聚合物的分子聚合度相对较低，其在锂离子电池充电过程中会持续聚合并产气，破坏锂离子电池的内部界面接触，从而导致锂离子电池的初始内阻增加，动力学性能极大恶化。对比例3中的导电聚合物的分子聚合度则相对适中，其无大型空间位阻且充分掺杂可形成有效电子通道，对锂离子电池初始内阻的恶化相对较小。
在实施例1-10和对比例1-7中分析可知，尽管对比例1中仅使用纯铝箔做正极集流体时，锂离子电池具有较低的初始内阻和较高的循环容量保持率及高温存储容量保持率，但锂离子电池的升温过程失效时间过短且达到1.5U时的SOC较大，锂离子电池存在安全隐患。而与导电涂层中仅含有导电聚合物的锂离子电池(对比例2-7)相比，锂离子电池的正极片的导电涂层中同时具有导电聚合物化合物2以及不同种类的碳基导电材料(实施例1-10)时，锂离子电池具有较低的初始内阻，同时锂离子电池升温过程失效时间增长，锂离子电池到达1.5U时的SOC降低，同时锂离子电池还具有良好的循环容量保持率和高温存储容量保持率。这是因为，碳基导电材料的引入有效地提高了电子的传导，从而使锂离子电池的初始内阻均有明显降低，一定程度缓解了单独使用导电聚合物对于锂离子电池动力学性能的恶化。在实施例1-10中还可分析得知，尽管不同种类的导电聚合物和不同种类的碳基导电材料对锂离子电池的电化学性能和安全性能的改善效果不同，例如，在实施例4和实施例10中，由于碳基导电材料的基本性质不同，导致其对电子的传导能力和其在导电涂层中的分散能力均不同，因此对锂离子电池的电化学性能和安全性能的改善有差异，但这在整体上并不影响其对锂离子电池性能的改善，换言之，两者配合使用，均可以一定程度上对锂离子电池的电化学性能和安全性能起到改善的作用。
在实施例4、实施例11-14中分析可知，导电涂层中碳基导电材料的含量以及导电涂层的厚度对锂离子电池的电化学性能的改善均有影响。当碳基导电材料的含量较少时(实施例11)，则其对于电子的导通提高有限，所以对于锂离子电池的性能改善不明显，当碳基导电材料的含量较多时(实施例14)，导电涂层可以改善正极活性材料层与正极集流体的接触，从而有效提高正极片一侧电子的导通，减小锂离子电池的初始内阻，保证其动力学性能，同时还可以改善离子电池的循环容量保持率和高温存储容量保持率，但是这种过密的电子通道在热冲击和过充过程中，当临近热失控时难以被完全中断，所以对锂离子电池热冲击性能和过充性能的改善具有一定局限性。当导电涂层较薄时(实施例12)，则过热时其中断电子导通的能力弱，当导电涂层较厚时(实施例13)，则会造成锂离子电池初始内阻及动力学性能损失，均不利于最大程度地改善锂离子电池的电化学性能和安全性能。但可以理解的是，对于一些要求相对较低或者较次的使用需求中，无论碳基导电材料的含量较少还是较多、导电涂层较薄还是较厚，均同样可以在一定程度上降低锂离子电池的初始内阻、升温过程失效时间、到达1.5U时的SOC，同时改善循环容量保持率和高温存储容量保持率。
而当导电涂层中碳基导电材料的含量以及导电涂层的厚度适中时(实施例4)，碳基导电材料均匀地分散到导电涂层中，可以有效形成导电子网络，且导电涂层可以使正极集流体的表面变粗糙有利于正极活性材料层更好的粘结，由此可以改善对电子的导通，对降低锂离子电池的初始内阻，提高动力学性能有利；同时，当锂离子电池受到热冲击或过充导致内部热量聚集、温度升高时，导电聚合物由于链段扭动以及脱掺杂效应，从导电子态转变为电子绝缘态，对改善锂离子电池的安全性能有利。此外，由于导电聚合物膨胀效应，碳基导电材料所形成的电子通道同时被中断，因此可瞬时增大锂离子电池的极化，进一步提高锂离子电池的抗热冲击性能和过充性能。
由于导电涂层在正、负极片中引入方式和作用机理相似，本申请中仅以含导电涂层的正极片来详细说明其对锂离子电池性能的影响，但本申请不限于此。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明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，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种电极片，包括：
集流体；以及
活性材料层；
其特征在于，
所述电极片还包括导电涂层，设置于集流体和活性材料层之间，且包括导电聚合物以及碳基导电材料，所述导电聚合物选自聚噻吩和聚阴离子的配合物。
2.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述导电聚合物选自式1、式2、式3所示的化合物中的一种或几种；
在式1、式2、式3中，
m、y、q为3～500的整数；
n、x、p为整数且取值范围分别为m、y、q的1/10～1/3；
R11、R12、R13、R14、R21、R22、R23、R24、R31、R32、R33、R34各自独立地选自H、F、Cl、Br、I、硝基、磺酸基、取代或未取代的碳原子数为1～10的烷烃基、取代或未取代的碳原子数为2～10的烯烃基、取代或未取代的碳原子数为2～10的炔烃基中的一种，其中，烷烃基、烯烃基、炔烃基还可被卤素原子、N原子、O原子、S原子中的一种或几种取代；
R15、R25、R35各自独立地选自取代或未取代的碳原子数为1～10的烷烃基、取代或未取代的碳原子数为2～10的烯烃基、取代或未取代的碳原子数为2～10的炔烃基、磺酰基中的一种，其中，烷烃基、烯烃基、炔烃基还可被卤素原子、N原子、O原子、S原子中的一种或几种取代。
3.根据权利要求2所述的电极片，其特征在于，所述导电聚合物选自下述化合物中的一种或几种；
4.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述碳基导电材料选自零维碳基导电材料、一维碳基导电材料、二维碳基导电材料、三维碳基导电材料中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的电极片，其特征在于，
所述零维碳基导电材料选自乙炔黑、导电炭黑、科琴黑中的一种或几种；
所述一维碳基导电材料选自碳纳米管、碳纤维、碳纳米线中的一种或几种；
所述二维碳基导电材料选自石墨烯、碳纳米带中的一种或几种；
所述三维碳基导电材料选自导电石墨。
6.根据权利要求4所述的电极片，其特征在于，
所述零维碳基导电材料的D50为5nm～100nm；
所述一维碳基导电材料的粒径D50为1nm～200nm；
所述二维碳基导电材料的粒径D50为1μm～10μm；
所述三维碳基导电材料的粒径D50为3μm～80μm。
7.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述导电涂层的厚度为0.1μm～10μm。
8.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述碳基导电材料的质量为所述导电涂层总质量的0.01％～20％。
9.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述电极片为正极片或所述电极片为负极片。
10.一种电化学储能装置，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的电极片。
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