CN110098409B - 一种二次电池集流体及使用该集流体的二次电池 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种二次电池集流体，集流体表面的全部或部分区域设置有涂覆层，涂覆层中含有聚合物、无机物颗粒和粘结剂，且涂覆层表面和内部均具有微孔。由于涂覆层中含有聚合物和无机物颗粒，能够形成多孔网状结构，在集流体表面起到支撑作用，可以保证集流体的强度。当极耳部分也设置该涂覆层时，可以解决极耳容易断裂的问题，同时避免电池内部因极耳断裂而出现的短路风险。

Description

一种二次电池集流体及使用该集流体的二次电池

技术领域

本申请涉及二次电池领域，具体讲，涉及一种二次电池集流体，以及使用该集流体的二次电池。

背景技术

随着消费类的电子产品如笔记本电脑、手机、掌上游戏机、平板电脑等的普及，人们对其电池的要求也越来越高，比如要求电池满足尺寸小、重量轻，以及高容量、长循环和稳定的性能。在二次电池中，锂离子二次电池相对于其它种类的电池来说，其具有较高的能量密度优势，在市场上一直占据主流地位。

但在追求高能量密度的同时，也需要兼顾电池的安全性能。在实际应用过程中，由于电芯内存在金属颗粒或者人为穿刺，容易造成电池短路，短路产生的大量热量，导致电池燃烧甚至爆炸。同时随着集流体厚度逐渐降低，在涂布和/或卷绕过程中，集流体的极耳区容易出现断裂风险，从而增加电芯短路风险。

在目前市场上，通常使用陶瓷等无机颗粒材料涂覆在集流体上，形成涂覆层以提高集流体的安全性能。但涂覆层本身重量较重，会增加电池的内阻，影响电池倍率性能，同时还无法解决集流体的极耳区容易断裂的问题，仍然存在安全风险。

鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本申请的首要目的在于提供一种二次电池集流体。

本申请的第二目的在于提供使用该二次电池集流体的二次电池。

为实现上述目的，本申请的技术方案如下：

本申请提供了一种二次电池集流体，所述集流体表面的全部或部分区域设置有涂覆层，所述涂覆层中含有聚合物、无机物颗粒和粘结剂，且所述涂覆层表面和内部均具有微孔。

优选地，所述集流体包括集流体本体和与所述集流体本体连接的极耳，所述极耳区域的至少一个表面设置有所述涂覆层。

优选地，在所述集流体本体与所述极耳表面均设置有所述涂覆层。

优选地，所述聚合物为聚合物颗粒或聚合物纤维，所述聚合物颗粒的粒径为0.1～50μm；所述聚合物纤维的直径为100～1500nm。

优选地，所述无机物颗粒的粒径为0.1～50μm。

优选地，所述聚合物和所述无机物颗粒的表面均具有微孔，所述微孔的孔径为5～500nm。

优选地，所述聚合物、无机物颗粒和粘结剂在所述涂覆层中的重量比为(60～80)：(10～30)：(5～15)。

优选地，所述涂覆层的厚度为0.1～50μm，优选0.5～10μm。

优选地，所述涂覆层表面和内部具有微孔的孔径为5～500nm。

优选地，所述聚合物选自聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚芳砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛、聚丙烯、聚对二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乙烯咔唑、聚碳酸酯、聚己内酯、聚乙烯呲咯烷酮、聚偏氟乙烯、聚乳酸、聚氨酯、聚甲基胺中的至少一种。

优选地，所述无机物颗粒选自硅酸盐、碳化物、氧化物和钛酸盐中的至少一种。所述硅酸盐选自硅藻土、硅酸钠、石英中的至少一种。所述碳化物为碳化硅。所述氧化物选自氧化铝、氧化硅、氧化锆和氧化钛中的至少一种。所述钛酸盐为钛酸铝。

优选地，所述粘结剂选自羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚偏二氟乙烯、羟甲基壳聚糖中的至少一种。

根据本申请的又一方面，提供一种二次电池，所述二次电池包括正极极片、负极极片、隔离膜和电解液，所述正极极片和/或所述负极极片为所述的电极极片。

本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：

本申请在集流体表面的部分或全部区域设置有涂覆层，由于涂覆层中含有聚合物和无机物颗粒且具有多孔网状结构，能够在集流体表面起到支撑作用，可以保证集流体的强度。

当该涂覆层位于极耳区域时，可以解决极耳容易断裂的问题，同时可以避免电池内部因极耳断裂而出现的短路风险。

在本申请优选的实施方案中，集流体本体表面也设置有涂覆层，即涂覆层位于集流体的金属箔与含有活性物质的电极膜片之间，这样设置有助于电解液充分浸润电极极片，提高电池动力性性能。另外，涂覆层中的各成分均为绝缘材料，将其涂覆在极耳和/或集流体本体表面，可以有效绝缘正负极片中活性物质或者其他金属颗粒的接触，从而提高电池安全性能。

附图说明

图1为本申请集流体一种实施方式的结构示意图。

图2为本申请集流体另一种实施方式的结构示意图。

图3为本申请涂覆层放大10K倍的扫描电镜(SEM)图。

图4为本申请涂覆层放大100K倍的扫描电镜(SEM)图。

其中：1-集流体；

11-集流体本体；

12-涂覆层；

13-电极膜片；

14-极耳。

具体实施方式

下面结合具体实施例，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。

下面详细说明本申请的二次电池集流体。

为了实现上述发明目的，本申请实施例的第一方面提供了一种二次电池集流体，集流体表面的全部或部分区域设置有涂覆层，涂覆层中含有聚合物、无机物颗粒和粘结剂，且涂覆层表面和内部均具有微孔。

〔涂覆层〕

本申请实施例的涂覆层包括聚合物、无机物颗粒和粘结剂。由于涂覆层中含有聚合物和无机物颗粒，在集流体的金属箔表面能够形成多孔网状结构并起到支撑作用，可以保证集流体的强度，

当该涂覆层位于极耳区域时，可以解决极耳容易断裂的问题，同时可以避免电池内部因极耳断裂而出现的短路风险。

在本申请优选的技术方案中，集流体本体表面也设置有涂覆层。即涂覆层位于集流体的金属箔与含有活性物质的电极膜片之间，有助于电解液充分浸润电极极片，提高电池动力学性能。另外，涂覆层中的各成分均为绝缘材料，可以绝缘正负极片中活性物质的接触，从而提高电池安全性能。

图1为本申请一种实施方式集流体的结构示意图，集流体1包括集流体本体11和极耳14，在集流体本体11的表面依次设置涂覆层12和电极膜片13。在这种情况下，极耳14表面也设置有涂覆层12(图中未示出)。图2为本申请另一种实施方式集流体的结构示意图，在极耳14的表面设置有涂覆层12，集流体本体11表面未设置涂覆层12(图中未示出)。

其中，聚合物的作用是提供高涂覆层的延展性，在极耳表面形成网状的支撑结构，当极耳断裂时将集流体的金属箔覆盖以避免其露出。涂覆层中的聚合物可以为聚合物颗粒或聚合物纤维。聚合物颗粒的粒径优选为0.1～50μm；聚合物纤维的直径优选为100～1500nm。聚合物颗粒或纤维的尺寸过大，不容易形成平整的涂覆层，进一步导致涂覆层与集流体金属箔之间的粘接不牢固，涂覆层容易脱落。聚合物颗粒或纤维的尺寸过小，在涂覆层中不易形成孔径合适的多孔网状结构，对极耳的支撑作用有限，无法解决极耳容易断裂的问题。

无机物的作用是增大电极极片的电阻，发生短路时可以降低短路点的功率，增加电池短路情况下的安全性。涂覆层中无机物颗粒的粒径优选为0.1～50μm。其中无机物颗粒的粒径过大，对涂覆层的影响与聚合物类似，不容易形成平整的涂覆层，且颗粒过大会影响电芯的动力学性能。无机物颗粒的粒径过小，在涂覆层制备过程中容易聚集，导致涂覆层中无机物颗粒分布不均匀，对电池短路情况下的安全性改善有限。

作为涂覆层的一种改进，聚合物和无机物颗粒的表面均具有微孔，优选微孔的孔径为5～500nm。聚合物和无机物颗粒表面微孔的作用，是尽可能降低涂覆层对电池动力学性能的影响，给电子或离子留出传输通道，同时由于微孔的存在，使得聚合物和无机物颗粒自身的重量会大大减少，从而消除涂覆层对电池重量能量密度的影响。微孔过小，容易堵塞活性物质层，影响集流体本体的导离子/导电子能力，从而影响电芯的动力性性能。微孔过大则无法提供有效的支撑框架，无法在集流体或者极耳表面起到强化作用，对电芯制造过程中的极耳翻折及短路情况的安全性能改善有限。

作为涂覆层的一种改进，聚合物、无机物颗粒和粘结剂在涂覆层中的重量比为(60～80)：(10～30)：(5～15)。如果聚合物的含量过低，无法在涂覆层中形成稳定的多孔网状结构。聚合物含量过高，意味着无机物颗粒和粘结剂的含量过少，对电池安全性能的改善有限，粘结剂的含量过低也会导致涂覆层不稳定，涂覆层容易从集流体上脱落，无法实现对电芯安全性能的改善作用。无机物含量过多，因为无机材料绝缘性良好，对电解液的浸润性也较差，所以会对电池动力学性能产生较大影响，过低的无机物含量，则会降低涂覆层的强度，对极耳的强化作用无法满足要求。

作为涂覆层的一种改进，涂覆层的厚度为0.1～50μm。该厚度的上限为10μm、20μm、30μm、50μm，下限为0.1μm、1μm、2μm、5μm，优选0.5～10μm。涂覆层厚度过小，极耳断裂时对集流体的包裹有限，不能有效地防止短路。涂覆层厚度过大，会影响锂离子和电荷在电极极片中的传输速率，增加负极厚度，降低电芯的能量密度，同时电芯的动力学性能会受到影响，高倍率下的充放电性能会变差。

本申请对于涂覆层面积与集流体面积的比例没有具体要求。当然，涂覆层的面积越大越好，当为涂覆层边缘留出少量金属箔表面时，会相对地提升集流体的导电能力。进一步地，当仅在极耳表面设置涂覆层时，涂覆层的面积占极耳整体面积的10％～100％，优选80％～95％。当在集流体整体表面(包括集流体本体和极耳)均设置涂覆层时，涂覆层的面积占集流体整体面积的10％～100％，优选80％～95％。

当涂覆层中含有聚合物、无机物颗粒和粘结剂时，涂覆层的表面和内部均具有微孔。可以通过制备工艺控制微孔的孔径，优选微孔的孔径为5～500nm。微孔的孔径过大，网状结构中的空隙过大，导致涂覆层中的多孔网状结构容易坍塌，无法起到支撑集流体的框架作用。如果微孔的孔径过小，在涂覆层的制备过程中容易出现闭孔问题，影响电池的动力学性能。而且，由于涂覆层中未使用导电剂，当微孔的孔径在一定范围内，才能够使具有涂覆层的集流体具有导电性。孔过小会阻碍锂离子和电子在集流体金属箔与活性物质层之间的运动。

进一步地，聚合物选自聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚芳砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛、聚丙烯、聚对二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乙烯咔唑、聚碳酸酯、聚己内酯、聚乙烯呲咯烷酮、聚偏氟乙烯、聚乳酸、聚氨酯、聚甲基胺中的至少一种。上述聚合物可以为聚合物颗粒或聚合物纤维，能够在粘结剂的作用下形成多孔网状结构，为集流体提供保护。

进一步地，无机物颗粒选自硅酸盐、碳化物、氧化物和钛酸盐中的至少一种。硅酸盐选自硅藻土、硅酸钠、石英中的至少一种。碳化物为碳化硅。氧化物选自氧化铝、氧化硅、氧化锆和氧化钛中的至少一种。钛酸盐为钛酸铝。上述无机物颗粒为陶瓷材料，具有耐高温、提高电极极片安全性的作用。

进一步地，粘结剂选自羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯橡胶(SBR)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、羟甲基壳聚糖中的至少一种。

本申请中，涂覆层的制备方法与含有活性物质、导电剂和粘结剂的电极膜片的制备方法类似。可以将聚合物、无机物颗粒与粘结剂按一定比例混合后，加入溶剂搅拌得到涂覆层浆料。将浆料均匀涂布在极耳或集流体整体区域，烘干后得到该涂覆层。

本申请实施例的第二方面提供了一种电极极片，其包括本申请实施例提供的集流体，以及涂布在集流体本体表面的电极膜片。在电极膜片中含有活性物质、导电剂和粘结剂。

本申请实施例的第三方面提供了一种二次电池，其包括正极极片、负极极片、隔离膜和电解液，其中的正极极片和/或负极极片为本申请实施例提供的电极极片。

〔二次电池〕

下面详细说明本申请的二次电池。

在上述二次电池中，正极极片包括正极集流体和正极活性物质层；负极极片包括负极集流体和负极活性物质层，电解液包括有机溶剂和溶解在有机溶剂中的电解质盐。正极集流体和/或负极集流体还包括涂覆层。

进一步地，本申请实施例的二次电池优选锂离子电池，该锂离子电池可以是卷绕式或层叠式锂离子电池。

当二次电池为锂离子电池时，可采用常规的锂离子电池制备方法，该方法至少包括以下步骤：

步骤一、将包括聚合物、无机物颗粒和粘结剂的涂覆层浆料涂布于正极集流体和/或负极集流体表面，烘干后形成涂覆层；

步骤二、将包括正极活性物质、导电剂和粘结剂的正极浆料涂覆于正极集流体表面，烘干后形成正极活性物质层，得到正极极片；

步骤三、将包括负极活性物质和粘结剂的负极浆料涂覆于负极集流体表面，烘干后形成负极活性物质层，得到负极极片；

步骤四、将正极极片、隔离膜和负极极片依次叠放后进行卷绕或压片，得到裸电芯，然后注入电解液，封装后得到二次电池。

〔正极活性物质层〕

本申请实施例的正极活性物质选自钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、高镍材料中的至少一种。

其中，高镍材料的化学式为Li_aNi_xCo_yM_zO₂，其中M选自Mn、Al、Zr、Ti、V、Mg、Fe、Mo中的至少一种，0.95≤a≤1.2，x≥0.5，y≥0，z≥0，且x+y+z＝1。市售的高镍材料包括NCM622、NCA811、NCM111。

作为正极活性物质层的一种改进，其还包括粘结剂和导电剂。

作为上述粘结剂，可以列举出选自聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、水系丙烯酸树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、丁苯橡胶、氟化橡胶和聚氨酯中的至少一种。

作为上述导电剂，可以列举出选自碳材料，选自石墨、炭黑、石墨烯、碳纳米管导电纤维中的至少一种。常用的导电剂包括科琴黑(超细导电碳黑，粒径为30-40nm)、SP(SuperP，小颗粒导电碳黑，粒径为30-40μm)、S-O(超微细石墨粉，粒径为3-4μm)、KS-6(大颗粒石墨粉，粒径为6.5μm)、乙炔黑、VGCF(气相生长碳纤维，粒径为3-20μm)。可选用的导电剂还包括金属粉末、导电须晶、导电金属化合物、导电高分子等。

作为正极活性物质层的一种改进，在正极活性物质层中，正极活性物质的质量百分含量为80～98％，粘结剂的质量百分含量为1～10％，导电剂的质量百分含量为1～10％。

〔负极活性物质层〕

在本申请实施例的负极活性物质层中，其包括负极活性物质和粘结剂。

作为上述负极活性物质，可以列举出选自软碳、硬碳、人造石墨、天然石墨、硅、硅氧化合物、硅碳复合物、钛酸锂，能与锂形成合金的金属中的至少一种。其中，硅氧化合物为SiO_x，0.5<x<2。硅碳复合物选自石墨-硬炭混合材料、石墨-硅材料组合材料、石墨-硬炭-硅材料组合材料。

作为上述粘结剂，可以列举出选自聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、水系丙烯酸树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、丁苯橡胶、氟化橡胶和聚氨酯中的至少一种。

作为负极活性物质层的一种改进，负极活性物质层中，负极活性物质的质量百分含量为94％～99％，粘结剂的质量百分含量为1～5％。

〔隔离膜〕

本申请实施例中，对隔离膜的材料无特殊限定，可以为聚合物隔离膜。上述聚合物隔离膜可选自聚乙烯、聚丙烯和乙烯-丙烯共聚物中的一种。

〔电解液〕

本申请实施例中，电解液包括有机溶剂和溶解在有机溶剂中的电解质盐。

进一步地，本申请实施例的有机溶剂可含有环状碳酸酯、线性碳酸酯、链状羧酸酯和砜类有机溶剂中的一种或几种。具体可选自以下有机溶剂并不限于此：碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、甲酸戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丙酸戊酯、丁酸甲酯、戊酸甲酯、丙烯酸甲酯、环丁砜、二甲基砜。

本申请实施例中，当二次电池为锂离子电池时，电解质为锂盐，其选自无机锂盐和有机锂盐中的至少一种。

其中，无机锂盐可选自六氟磷酸锂(LiPF₆)、四氟硼酸锂(LiBF₄)、六氟砷酸锂(LiAsF₆)、高氯酸锂(LiClO₄)中的至少一种。有机锂盐可选自双草酸硼酸锂(LiB(C₂O₄)₂，简写为LiBOB)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、和双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)中的至少一种。

本申请实施例的电解液中还可以含有添加剂。

作为上述添加剂，可以列举出选自含氟类、含硫类、含不饱和双键类化合物中的一种或几种。具体可选自以下物质并不限于此：氟代碳酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丙磺酸内酯、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、乙腈、丙烯腈、γ-丁内酯、甲硫醚。

在本申请实施例的下述具体实施例中，仅示出锂离子电池的实施例，但本申请实施例不限于此。下面结合锂离子电池的实施例，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。在下述实施例和对比例中，正极活性物质NCM433(Li[Ni_0.4Co_0.3Mn_0.3]O₂)为市售。其它所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明，均可商购获得。

实施例1

涂覆层制备

将聚合物、无机物颗粒和粘结剂混合后加入水，搅拌均匀后得到涂覆层浆料，然后将涂覆层浆料涂布于负极集流体铜箔两侧的表面，涂覆区域包括集流体本体和极耳，烘干后得到涂覆层1～13。聚合物、无机物颗粒和粘结剂的种类、三者加入的质量比、聚合物和无机物颗粒的尺寸参数、涂覆层厚度、涂覆层表面和内部微孔的孔径见表1。

正极极片制备

将正极活性物质NCM433、导电剂碳黑、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)混合，三者混合的重量比为96：2：2。加入溶剂N-甲基吡咯烷酮，混合搅拌均匀后得到正极浆料。将正极浆料均匀的涂覆在正极集流体铝箔的两侧，随后在85℃下烘干后进行冷压、分条、裁片，之后在85℃真空条件下干燥4h，焊接正极极耳，得到正极极片。

负极极片的制备

将负极活性物质石墨与Si粉的混合物(其中，Si粉的质量百分含量为40％)、导电剂碳黑Super P、粘结剂丁苯橡胶(SBR)按照重量比92：3：5混合，加入溶剂N-甲基吡咯烷酮，搅拌混合均匀后得到负极浆料。将负极浆料均匀涂覆在负极集流体的涂覆层上，涂覆后在80-90℃下烘干后，进行冷压、分条、裁片，之后在110℃真空条件下干燥4h，得到负极极片。

电解液制备

配置基础电解液，其中包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸乙烯酯(EC)，三者的质量比为2:1:1。然后加入电解质盐，使电解液中六氟磷酸锂浓度为1mol/L。

锂离子电池制备

将上述正极极片、负极极片和隔离膜卷绕成电芯并注入电解液，经封装、成型、化成等工序制备成锂离子电池1～13。卷绕成型的裸电芯共40层。

表1

对比例1

电池1#～5#的制备过程如表2所示：

表2

测试例

统计卷绕过程中，实施例1和对比例1制备的电池的极耳断裂比例。

对实施例1和对比例1制备的电池进行Hi-pot测试，具体方法为：在电芯的极耳两端施加高电压≥100V，仪器可选择耐压绝缘测试仪器。如果仪器显示电阻＜10MΩ，则视为不达标。

对实施例1和对比例1制备的电池进行交流内阻(IMP)测试，具体方法为：利用电池等效于有源电阻的特点，给电芯一个1KHz，50mA的恒定电流，通过测量交流压降从而获得内阻，仪器可选择电池内阻测试仪(IT 5100电池内阻测试仪)。

上述测试结果列在表3中。

表3

PS:极耳翻折比例目标：≤0.2％，Hi-pot NG比例目标：≤0.1％，IMP标准值：≤8.0mOHM。

需要说明的是，Hi-pot测试是一种测试电池是否可耐高电压的方法。Hi-pot NG比例代表Hi-pot测试不达标的比例。该比例数值越高，说明电芯越容易短路。本申请使用涂覆层的目的是为了减少极耳断裂，另外涂覆层中各成分均为非导电物质，可以降低电芯内短路的风险，进而提高电芯的安全性能。

IMP测试是一种测试电芯注液后的电芯内阻的方法。IMP值代表整个电芯的内阻。该内阻越高，说明电芯的动力学性能越差。在本申请中，由于极耳甚至集流体主体的表面均设有非导电性的涂覆层，对电极极片的导电性可能会产生一定影响，从而影响电芯的动力性性能。

图3为电池1的涂覆层放大10K倍SEM图，图4为电池1的涂覆层放大100K倍的SEM图。可以看出，在集流体的金属箔表面形成了多孔网状的支撑结构。

通过分析电池2#与电池1#可知，当集流体的极耳表面具有涂覆层时，与极耳表面没有涂覆层相比，可以有效降低卷绕过程中极耳断裂的比例，并降低电芯的短路概率，同时对电芯的动力学性能没有明显影响。这是因为涂覆层在集流体的金属箔表面形成网状结构，对集流体起到固定作用。在电芯制备过程中使得集流体的极耳区不易发生翻折，减少极耳断裂比例。

通过分析电池1与电池1#～3#可知，当集流体本体也具有涂覆层时，能够进一步增强集流体金属箔与电极膜片之间的粘接作用，提高电芯的动力学性能，同时能改善非极耳位置的正负极短路风险，提高电芯耐高电压能力。当仅在极耳位置设置该涂覆层时，由于涂覆层的存在，可以改善电芯制造过程中的翻折问题，同时由于涂覆层对极耳的强化作用和涂覆层的绝缘作用，可以进一步提高电芯的耐高电压能力。当仅在集流体本体设置该涂覆层时，虽然能够部分提升电芯的动力学性能，但是对极耳断裂几乎没有改善。

通过分析电池1与电池1#，4#，5#可知，当涂覆层中仅含有聚合物和粘结剂，或涂覆层中仅含有无机物颗粒和粘结剂时，均可改善电池制造过程的中的极耳翻折问题，也可在一定程度上改善电池耐高电压能力(Hi-pot NG比例下降)。实际上，多孔聚合物和多孔无机颗粒均可起到加强极耳或者集流体本体的作用。当二者混合使用时，聚合物更多起到支撑框架作用，而无机颗粒能够增加涂覆层的强度，同时填充到多孔聚合物形成的网状结构之间，进一步减少极耳的翻折。同时二者均为绝缘材料，可提高电芯的耐高电压能力。

通过分析电池1与电池6#可知，当涂覆层中无微孔时，也可以改善电芯制造过程中的极耳翻折问题。但是由于涂覆层没有微孔，在进行极耳焊接这道工序时，涂覆层阻挡了焊接电流或者热量的传导，从而导致很难将多层极耳完全焊上，经常出现已焊接极耳松开的问题，且极耳容易再次翻折，反而会影响电芯耐高电压的能力；同时涂覆层中没有微孔意味着没有离子或电子传导通道，会明显影响电池的动力学性能。

通过分析电池2与电池3可知，当聚合物在涂覆层中的含量较低时，无法在涂覆层中形成稳定的多孔网状结构，对极耳断裂情况几乎没有改善，电池的安全性能下降。聚合物的含量较高，意味着无机物颗粒和粘结剂的含量过少，会导致涂覆层不稳定，不仅极耳的断裂情况没有改善，还会影响电池的动力学性能。

通过分析电池4～7可知，涂覆层厚度过小，对极耳断裂情况的改善有限，涂覆层无法提供足够强度的支持结构，不能有效地防止短路。涂覆层厚度过大，会影响锂离子和电荷在电极极片中的传输速率，虽然能够将集流体包裹的更加严密，从而更好地杜绝短路的发生，但是会降低电芯的能量密度，影响动力学性能。

通过分析电池8～9可知，涂覆层表面和内部的微孔孔径过小，虽然可以降低电池被高电压击穿的风险，但是由于孔径过小，无法很好的传导离子或者电子，从而会影响电池的动力性性能；孔径过大，形成的框架结构不稳定，容易坍塌，从而无法起到强化集流体的作用，对电池耐高电压的改善有限。

通过分析电池10～13可知，聚合物和无机物颗粒的尺寸过小，不容易形成平整的涂覆层，同时，粒径过小意味着比表面积大，在形成涂覆层时需要更大的粘结力，涂覆层容易脱落，最终会影响电池的耐高压能力。上述物质的尺寸过大，在涂覆层中不易形成孔径合适的多孔网状结构，对极耳的支撑作用有限，无法解决极耳容易断裂的问题，同时，粒径过大，也会堵塞离子或者电子的传输通道，从而影响电池的动力性性能。

通过分析电芯13和14可知，有机物和无机物颗粒表面微孔的孔径过小，容易堵塞活性物质层，影响集流体本体的导离子/导电子能力，从而影响电芯的动力性性能。微孔过大则无法提供有效的支撑框架，无法在集流体或者极耳表面起到强化作用，对电芯制造过程中的极耳翻折及短路情况的安全性能改善有限。

本申请虽然以较佳实施例公开如上，但并不是用来限定权利要求。任何本领域技术人员在不脱离本申请构思的前提下，都可以做出若干可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以权利要求所界定的范围为准。

Claims (13)

1.一种二次电池集流体，其特征在于，所述集流体表面的全部或部分区域设置有涂覆层，所述涂覆层中含有聚合物、无机物颗粒和粘结剂，且所述涂覆层表面和内部均具有微孔；所述聚合物为聚合物颗粒或聚合物纤维，所述涂覆层中的各成分均为绝缘材料。

2.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述集流体包括集流体本体和与所述集流体本体连接的极耳，所述极耳区域的至少一个表面设置有所述涂覆层。

3.根据权利要求2所述的集流体，其特征在于，在所述集流体本体与所述极耳表面均设置有所述涂覆层。

4.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述聚合物颗粒的粒径为0.1～50μm；所述聚合物纤维的直径为100～1500nm。

5.根据权利要求1至3任一项所述的集流体，其特征在于，所述无机物颗粒的粒径为0.1～50μm。

6.根据权利要求1至3任一项所述的集流体，其特征在于，所述聚合物和所述无机物颗粒的表面均具有微孔。

7.根据权利要求6所述的集流体，其特征在于，所述微孔的孔径为5～500nm。

8.根据权利要求1至3任一项所述的集流体，其特征在于，所述聚合物、无机物颗粒和粘结剂在所述涂覆层中的重量比为(60～80)：(10～30)：(5～15)。

9.根据权利要求1至3任一项所述的集流体，其特征在于，所述涂覆层的厚度为0.1～50μm。

10.根据权利要求9所述的集流体，其特征在于，所述涂覆层的厚度为0.5～10μm。

11.根据权利要求1至3任一项所述的集流体，其特征在于，所述涂覆层表面和内部具有微孔的孔径为5～500nm。

12.根据权利要求1至3任一项所述的集流体，其特征在于，所述聚合物选自聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚芳砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛、聚丙烯、聚对二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乙烯咔唑、聚碳酸酯、聚己内酯、聚乙烯呲咯烷酮、聚偏氟乙烯、聚乳酸、聚氨酯、聚甲基胺中的至少一种。

13.一种二次电池，所述二次电池包括正极极片、负极极片、隔离膜和电解液，其特征在于，所述正极极片和/或所述负极极片包括权利要求1至12中任一项所述集流体。

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