CN117894996A - 集流体及其制备方法、电极极片、电池和用电装置 - Google Patents
集流体及其制备方法、电极极片、电池和用电装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117894996A CN117894996A CN202410165514.6A CN202410165514A CN117894996A CN 117894996 A CN117894996 A CN 117894996A CN 202410165514 A CN202410165514 A CN 202410165514A CN 117894996 A CN117894996 A CN 117894996A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current collector
- flame retardant
- alloy
- battery
- retardant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 16
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims abstract description 113
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract 2
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 98
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 27
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 21
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 14
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 13
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 12
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 10
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 229910000925 Cd alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- PNWSCYOBPSHYPC-UHFFFAOYSA-N [Cd].[Pb].[Bi] Chemical compound [Cd].[Pb].[Bi] PNWSCYOBPSHYPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910000978 Pb alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- KHZAWAWPXXNLGB-UHFFFAOYSA-N [Bi].[Pb].[Sn] Chemical compound [Bi].[Pb].[Sn] KHZAWAWPXXNLGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- UDRRLPGVCZOTQW-UHFFFAOYSA-N bismuth lead Chemical compound [Pb].[Bi] UDRRLPGVCZOTQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- JWVAUCBYEDDGAD-UHFFFAOYSA-N bismuth tin Chemical compound [Sn].[Bi] JWVAUCBYEDDGAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 4
- LQBJWKCYZGMFEV-UHFFFAOYSA-N lead tin Chemical compound [Sn].[Pb] LQBJWKCYZGMFEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PSMFTUMUGZHOOU-UHFFFAOYSA-N [In].[Sn].[Bi] Chemical compound [In].[Sn].[Bi] PSMFTUMUGZHOOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 abstract description 5
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 15
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- -1 salt compounds Chemical class 0.000 description 5
- 239000004114 Ammonium polyphosphate Substances 0.000 description 4
- 235000019826 ammonium polyphosphate Nutrition 0.000 description 4
- 229920001276 ammonium polyphosphate Polymers 0.000 description 4
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 3
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 3
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 3
- VEORPZCZECFIRK-UHFFFAOYSA-N 3,3',5,5'-tetrabromobisphenol A Chemical compound C=1C(Br)=C(O)C(Br)=CC=1C(C)(C)C1=CC(Br)=C(O)C(Br)=C1 VEORPZCZECFIRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 2
- 239000004709 Chlorinated polyethylene Substances 0.000 description 2
- BWLUMTFWVZZZND-UHFFFAOYSA-N Dibenzylamine Chemical compound C=1C=CC=CC=1CNCC1=CC=CC=C1 BWLUMTFWVZZZND-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 2
- GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N Piperazine Chemical compound C1CNCCN1 GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 2
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WGQKYBSKWIADBV-UHFFFAOYSA-N benzylamine Chemical compound NCC1=CC=CC=C1 WGQKYBSKWIADBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N diphenyl ether Chemical class C=1C=CC=CC=1OC1=CC=CC=C1 USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- DIAIBWNEUYXDNL-UHFFFAOYSA-N n,n-dihexylhexan-1-amine Chemical compound CCCCCCN(CCCCCC)CCCCCC DIAIBWNEUYXDNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 2
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 2
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N propane-1,3-diol Chemical compound OCCCO YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- AUHHYELHRWCWEZ-UHFFFAOYSA-N tetrachlorophthalic anhydride Chemical compound ClC1=C(Cl)C(Cl)=C2C(=O)OC(=O)C2=C1Cl AUHHYELHRWCWEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XFNJVJPLKCPIBV-UHFFFAOYSA-N trimethylenediamine Chemical compound NCCCN XFNJVJPLKCPIBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AWYVETCHVQGXMB-UHFFFAOYSA-N (3-hydroxyphenyl) diphenyl phosphate Chemical compound OC1=CC=CC(OP(=O)(OC=2C=CC=CC=2)OC=2C=CC=CC=2)=C1 AWYVETCHVQGXMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLJYVSRAICBDSH-UHFFFAOYSA-N 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,12,12,13,13,14,14,15,15-triacontachlorocyclopentadecane Chemical compound ClC1(Cl)C(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)C1(Cl)Cl NLJYVSRAICBDSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DBTFFTPJMFQGMK-UHFFFAOYSA-N 1,2,3,3,4,4-hexachlorocyclopentene Chemical compound ClC1=C(Cl)C(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)C1 DBTFFTPJMFQGMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BZQKBFHEWDPQHD-UHFFFAOYSA-N 1,2,3,4,5-pentabromo-6-[2-(2,3,4,5,6-pentabromophenyl)ethyl]benzene Chemical compound BrC1=C(Br)C(Br)=C(Br)C(Br)=C1CCC1=C(Br)C(Br)=C(Br)C(Br)=C1Br BZQKBFHEWDPQHD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CIPFDHFTBYJKQB-UHFFFAOYSA-N 1,2,3,4,5-pentachloro-6-(2,3,4,5,6-pentachlorophenoxy)benzene Chemical compound ClC1=C(Cl)C(Cl)=C(Cl)C(Cl)=C1OC1=C(Cl)C(Cl)=C(Cl)C(Cl)=C1Cl CIPFDHFTBYJKQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-triazine Chemical compound C1=CN=NN=C1 JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DEIGXXQKDWULML-UHFFFAOYSA-N 1,2,5,6,9,10-hexabromocyclododecane Chemical compound BrC1CCC(Br)C(Br)CCC(Br)C(Br)CCC1Br DEIGXXQKDWULML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940043375 1,5-pentanediol Drugs 0.000 description 1
- CHUGKEQJSLOLHL-UHFFFAOYSA-N 2,2-Bis(bromomethyl)propane-1,3-diol Chemical compound OCC(CO)(CBr)CBr CHUGKEQJSLOLHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BSWWXRFVMJHFBN-UHFFFAOYSA-N 2,4,6-tribromophenol Chemical compound OC1=C(Br)C=C(Br)C=C1Br BSWWXRFVMJHFBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KMRIWYPVRWEWRG-UHFFFAOYSA-N 2-(6-oxobenzo[c][2,1]benzoxaphosphinin-6-yl)benzene-1,4-diol Chemical compound OC1=CC=C(O)C(P2(=O)C3=CC=CC=C3C3=CC=CC=C3O2)=C1 KMRIWYPVRWEWRG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTMFECUQKLSOGJ-UHFFFAOYSA-N 4-bromotriazine Chemical compound BrC1=CC=NN=N1 CTMFECUQKLSOGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000013 Ammonium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010003497 Asphyxia Diseases 0.000 description 1
- 229910001020 Au alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ASMQGLCHMVWBQR-UHFFFAOYSA-N Diphenyl phosphate Chemical compound C=1C=CC=CC=1OP(=O)(O)OC1=CC=CC=C1 ASMQGLCHMVWBQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000004282 Grewia occidentalis Species 0.000 description 1
- 229910015872 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013872 LiPF Inorganic materials 0.000 description 1
- 101150058243 Lipf gene Proteins 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- ALQSHHUCVQOPAS-UHFFFAOYSA-N Pentane-1,5-diol Chemical compound OCCCCCO ALQSHHUCVQOPAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229920000388 Polyphosphate Polymers 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- QHWKHLYUUZGSCW-UHFFFAOYSA-N Tetrabromophthalic anhydride Chemical compound BrC1=C(Br)C(Br)=C2C(=O)OC(=O)C2=C1Br QHWKHLYUUZGSCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KYPYTERUKNKOLP-UHFFFAOYSA-N Tetrachlorobisphenol A Chemical compound C=1C(Cl)=C(O)C(Cl)=CC=1C(C)(C)C1=CC(Cl)=C(O)C(Cl)=C1 KYPYTERUKNKOLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KOCVLJMMYCYFRO-UHFFFAOYSA-N [PH2](OC1=C(C=CC=C1)CCC(=O)O)=O Chemical compound [PH2](OC1=C(C=CC=C1)CCC(=O)O)=O KOCVLJMMYCYFRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003677 abuse test Methods 0.000 description 1
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910001377 aluminum hypophosphite Inorganic materials 0.000 description 1
- XSAOTYCWGCRGCP-UHFFFAOYSA-K aluminum;diethylphosphinate Chemical compound [Al+3].CCP([O-])(=O)CC.CCP([O-])(=O)CC.CCP([O-])(=O)CC XSAOTYCWGCRGCP-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P ammonium molybdate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-][Mo]([O-])(=O)=O APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P 0.000 description 1
- 239000011609 ammonium molybdate Substances 0.000 description 1
- 229940010552 ammonium molybdate Drugs 0.000 description 1
- 235000018660 ammonium molybdate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000410 antimony oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 150000001555 benzenes Chemical class 0.000 description 1
- LJUXFZKADKLISH-UHFFFAOYSA-N benzo[f]phosphinoline Chemical class C1=CC=C2C3=CC=CC=C3C=CC2=P1 LJUXFZKADKLISH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical class C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- IBGCZOAKUDTLHQ-UHFFFAOYSA-N bromic acid 1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical compound Br(=O)(=O)O.N1=C(N)N=C(N)N=C1N IBGCZOAKUDTLHQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 1
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 1
- DMSZORWOGDLWGN-UHFFFAOYSA-N ctk1a3526 Chemical compound NP(N)(N)=O DMSZORWOGDLWGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- LYMBWJDBLCMHBO-UHFFFAOYSA-N cyclooctane;1,2,3,4,5,5-hexachlorocyclopenta-1,3-diene Chemical compound C1CCCCCCC1.ClC1=C(Cl)C(Cl)(Cl)C(Cl)=C1Cl.ClC1=C(Cl)C(Cl)(Cl)C(Cl)=C1Cl LYMBWJDBLCMHBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHHGLZMJPXIBIX-UHFFFAOYSA-N decabromodiphenyl ether Chemical compound BrC1=C(Br)C(Br)=C(Br)C(Br)=C1OC1=C(Br)C(Br)=C(Br)C(Br)=C1Br WHHGLZMJPXIBIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 1
- 239000003353 gold alloy Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- CKAPSXZOOQJIBF-UHFFFAOYSA-N hexachlorobenzene Chemical compound ClC1=C(Cl)C(Cl)=C(Cl)C(Cl)=C1Cl CKAPSXZOOQJIBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RHZWSUVWRRXEJF-UHFFFAOYSA-N indium tin Chemical compound [In].[Sn] RHZWSUVWRRXEJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012796 inorganic flame retardant Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- ZQKXQUJXLSSJCH-UHFFFAOYSA-N melamine cyanurate Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1.O=C1NC(=O)NC(=O)N1 ZQKXQUJXLSSJCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N oxoantimony Chemical compound [Sb]=O VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-N phosphinic acid Chemical compound O[PH2]=O ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- XFZRQAZGUOTJCS-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical compound OP(O)(O)=O.NC1=NC(N)=NC(N)=N1 XFZRQAZGUOTJCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003022 phthalic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920002627 poly(phosphazenes) Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 1
- 239000001205 polyphosphate Substances 0.000 description 1
- 235000011176 polyphosphates Nutrition 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- LVTHXRLARFLXNR-UHFFFAOYSA-M potassium;1,1,2,2,3,3,4,4,4-nonafluorobutane-1-sulfonate Chemical compound [K+].[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F LVTHXRLARFLXNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229920001027 sodium carboxymethylcellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- KVMPUXDNESXNOH-UHFFFAOYSA-N tris(1-chloropropan-2-yl) phosphate Chemical compound ClCC(C)OP(=O)(OC(C)CCl)OC(C)CCl KVMPUXDNESXNOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HQUQLFOMPYWACS-UHFFFAOYSA-N tris(2-chloroethyl) phosphate Chemical compound ClCCOP(=O)(OCCCl)OCCCl HQUQLFOMPYWACS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NSBGJRFJIJFMGW-UHFFFAOYSA-N trisodium;stiborate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-][Sb]([O-])([O-])=O NSBGJRFJIJFMGW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BIKXLKXABVUSMH-UHFFFAOYSA-N trizinc;diborate Chemical compound [Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-] BIKXLKXABVUSMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Abstract
本申请涉及一种集流体及其制备方法、电极极片、电池和用电装置，该集流体包括阻燃填充体、具有导电性的封装体以及设置在集流体的厚度方向上的多个凹槽，阻燃填充体设置在凹槽中，阻燃填充体的材料包括阻燃剂，封装体设置在凹槽的开口端用于封闭凹槽，集流体内部阻燃剂使得集流体具备阻燃功能，从而提升了电池的安全性能。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种集流体及其制备方法、电极极片、电池和用电装置。
背景技术
锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、无记忆效应和低自放电率等优势，被广泛应用于电动汽车、移动通信设备、便携式电子产品、储能系统等领域。
车用动力电池的安全性是电动汽车和混合动力汽车等新能源汽车领域的重要关注点。电动汽车市场的快速发展，对电池系统的安全性和稳定性提出了更高的要求，如何提升电池的安全性能是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
基于此，本申请提供一种集流体及其制备方法、电极极片、电池和用电装置，以使集流体具备阻燃功能，从而提升电池的安全性能。
本申请的第一方面，提供一种集流体，包括阻燃填充体、具有导电性的封装体以及设置在所述集流体的厚度方向上的多个凹槽，所述阻燃填充体设置在各所述凹槽中，所述阻燃填充体的材料包括阻燃剂，所述封装体设置在所述凹槽的开口端用于封闭所述凹槽。
在一些实施方式中，所述集流体的厚度与所述凹槽的平均深度的比值为(2.2-7.5):1，可选为(3-4.5):1。
在一些实施方式中，所述凹槽的平均深度为3μm-9.5μm。
在一些实施方式中，集流体的厚度为10μm-25μm。
在一些实施方式中，所述集流体的材料包括铜、铝、银、金、镍以及它们的合金中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述凹槽的垂直于所述集流体的厚度方向的最大横截面的面积之和与该横截面上所述集流体的面积的比值为(40-200):1，可选为(50-85):1。
在一些实施方式中，在垂直于所述集流体的厚度方向的横截面中，所述凹槽的形状包括圆形、长方形、正方形、平行四边形和三角形中的一种或多种。
在一些实施方式中，在所述凹槽的垂直于所述集流体的厚度方向的最大横截面中，相邻的所述凹槽的边沿之间的最短距离为200μm-1000μm。
在一些实施方式中，所述封装体的平均厚度为3μm-9.5μm。
在一些实施方式中，所述封装体远离所述阻燃填充体的表面与该侧所述集流体的表面齐平。
在一些实施方式中，所述封装体的材料包括合金。
在一些实施方式中，所述合金的熔点为80℃-200℃。
在一些实施方式中，所述合金包括铋铅镉合金、铋铅锡合金、铋铅合金、铅锡合金、铋锡合金和铟铋锡合金中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述阻燃剂包括磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、卤系阻燃剂、金属化合物阻燃剂和电解液固化剂中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述阻燃剂的分解温度高于所述合金的熔点。
本申请的第二方面，提供本申请第一方面所述的集流体的制备方法，包括如下步骤：
在所述集流体沿其厚度方向的所述凹槽中形成所述阻燃填充体；
在所述阻燃填充体的表面覆盖凹槽中填充包含合金的熔融液，使所述熔融冷却形成所述封装体。
本申请的第三方面，提供一种电极极片，包括本申请第一方面所述的集流体。
本申请的第四方面，提供一种电池，包括本申请第一方面所述的集流体以及本申请第三方面所述的电极极片中的至少一种。
在一些实施方式中，所述阻燃剂在所述电池中的质量占比为0.1%-2%，可选为0.45%-0.75%。
本申请的第五方面，提供一种用电装置，包括本申请第四方面所述的电池。
与传统技术相比，上述集流体及其制备方法、电极极片、电池和用电装置至少具有如下优点：
上述集流体内部的阻燃填充体具有一定的阻燃性，且封装体具有导电性，不会对电池的性能造成影响，电池发生热失控时，封装体熔化，释放出凹槽内的包含阻燃剂的阻燃填充体来干预热失控的发生和发展，使集流体具备阻燃功能，从而提升电池的安全性能。
附图说明
图1为本申请一实施方式的集流体的主视结构示意图。
图2为图1中一实施方式的集流体的凹槽的结构示意图。
图3为图1中一实施方式的集流体的俯视图。
图4为本申请另一实施方式的集流体的主视结构示意图。
图5为图4中另一实施方式的集流体的凹槽的结构示意图。
图6为本申请实施例1的集流体的主视结构示意图。
图7为本申请实施例1的集流体的凹槽的结构示意图。
图中：1-集流体；11-阻燃填充体；12-封装体；13-凹槽。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的说明中，除非另有定义，未明确说明的专业术语、专业用词均与本领域技术人员通常理解的含义相同，且为本领域技术人员的公知常识，未明确说明的方法均为本领域技术人员公知的常规方法。本申请中术语“多种”的含义是至少两种，例如两种，三种等，除非另有明确具体的限定。
本申请中，“第一方面”、“第二方面”、“第三方面”等仅用于描述目的，不能理解为指示或暗示相对重要性或数量，也不能理解为隐含指明所指示的技术特征的重要性或数量。而且“第一”、“第二”、“第三”等仅起到非穷举式的列举描述目的，应当理解并不构成对数量的封闭式限定。
本申请中，“可选地”、“可选的”、“可选”，指可有可无，也即指选自“有”或“无”两种并列方案中的任一种。如果一个技术方案中出现多处“可选”，如无特别说明，且无矛盾之处或相互制约关系，则每项“可选”各自独立。
本申请中，涉及到数值区间，如无特别说明，上述数值区间内视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
本申请中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
本申请一实施方式提供一种集流体，包括阻燃填充体、具有导电性的封装体以及设置在集流体的厚度方向上的多个凹槽，阻燃填充体设置在各凹槽中，阻燃填充体的材料包括阻燃剂，封装体设置在凹槽的开口端用于封闭凹槽。
上述实施方式中，集流体内部的阻燃填充体具有一定的阻燃性，且封装体具有导电性，不会对电池的性能造成影响，电池发生热失控时，封装体熔化，释放出凹槽内的包含阻燃剂的阻燃填充体来干预热失控的发生和发展，使集流体具备阻燃性能，从而提升了电池的安全性能。可理解，上述集流体可以是正极集流体，也可以是负极集流体，凹槽可以开设在集流体厚度方向的两侧，也可以仅开设在集流体厚度方向的一侧。
在本申请中，阻燃剂可以是防止电池发生燃烧反应的材料，也可以是电池发生燃烧后能够阻断电池燃烧的材料，达到灭火的目的。阻燃作用方式可以是吸热作用、覆盖作用、抑制链反应和不可燃气体窒息作用。其中阻燃剂的吸热作用指的是，阻燃剂能够在短时间内吸收在热失控产热阶段和燃烧反应阶段产生的热量，从而阻止控制产热反应和燃烧反应进一步发生的目的。阻燃剂的覆盖作用指的是，阻燃剂能够在热失控温度下形成阻隔层，隔绝电池活性材料与氧气的接触，具有隔热、隔氧和阻止可燃气体向外逸出的作用，从而达到阻燃目的。阻燃剂的抑制链反应作用指的是，阻燃剂能够在热失控产热阶段和燃烧阶段捕获反应过程中的自由基，从而干扰产热和燃烧反应的进行，例如，阻燃剂可以与活性材料反应或使电解液固化，从而阻止产热反应进行。阻燃剂的不可燃气体窒息作用指的是，阻燃剂在受热时分解出不燃气体，将可燃物分解出来的可燃气体的浓度冲淡至燃烧下限以下，同时也对燃烧区内的氧浓度具有稀释的作用，阻止燃烧的继续进行，达到阻燃的作用。
在一些实施方式中，结合图1-图3，集流体1包括阻燃填充体11、具有导电性的封装体12以及设置在集流体1的厚度方向两侧的多个凹槽13，阻燃填充体11设置在各凹槽13中，阻燃填充体11的材料包括阻燃剂，封装体12设置在凹槽13的开口端用于封闭凹槽13。
在一些实施方式中，结合图4-图5，集流体1包括阻燃填充体11、具有导电性的封装体12以及设置在集流体1的厚度方向一侧的多个凹槽13，阻燃填充体11设置在各凹槽13中，阻燃填充体11的材料包括阻燃剂，封装体12设置在凹槽13的开口端用于封闭凹槽13。
在一些实施方式中，集流体的厚度与凹槽的平均深度的比值为(2.2-7.5):1。控制集流体的厚度与凹槽的平均深度的比值为上述范围，可以使集流体具备阻燃性能，从而在进一步提升电池的安全性能的同时可以保证电池的电化学性能。所述电池的电化学性能包括但不限于电池的循环性能或电池的倍率性能等。可理解，集流体的厚度与凹槽的平均深度的比值包括但不限于：2.2:1、2.5:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、7.5:1。进一步地，集流体的厚度与凹槽的平均深度的比值为(3-4.5):1。
在一些实施方式中，凹槽的平均深度为3μm-9.5μm。可理解，凹槽的平均深度包括但不限于：3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、5μm、5.5μm、6μm、6.5μm、7μm、7.5μm、8μm、8.5μm、9μm、9.5μm。
在一些实施方式中，集流体的材料包括铜、铝、银、金、镍以及它们的合金中的一种或多种。可理解，它们的合金包括但不限于：铜合金、铝合金、银合金、金合金和镍合金中的至少一种。
在一些实施方式中，集流体的厚度为10μm-25μm。可理解，集流体的厚度包括但不限于：10μm、13μm、15μm、18μm、20μm、22μm、25μm。
在一些实施方式中，凹槽的垂直于集流体的厚度方向的最大横截面的面积之和与该横截面上所述集流体的面积的比值为(40-200):1。由此，可以减小凹槽对集流体性能的影响，从而在进一步提升电池的安全性能的同时保证电池的电化学性能。上述比值包括但不限于：40:1、60:1、80:1、100:1、120:1、140:1、160:1、180:1、200:1。
在一些实施方式中，在垂直于集流体的厚度方向的横截面中，凹槽的形状包括圆形、长方形、正方形、平行四边形和三角形中的一种或多种。
在一些实施方式中，在凹槽的垂直于集流体的厚度方向的最大横截面中，相邻的凹槽的边沿之间的最短距离为200μm-1000μm。由此，可以减小凹槽对集流体性能的影响，从而在进一步提升电池的安全性能的同时保证电池的电化学性能。可理解，相邻的凹槽的边沿之间的最短距离包括但不限于：200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1000μm。
在一些实施方式中，封装体的平均厚度为3μm-9.5μm。控制封装体的厚度在上述范围内，可以使阻燃填充体被封装在凹槽内部，并且进一步减小凹槽对集流体性能的影响，从而可进一步提升电池的电化学性能。可理解，封装体的平均厚度包括但不限于：3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、9.5μm。
在一些实施方式中，封装体远离阻燃填充体的表面与该侧集流体的表面齐平。可理解，该侧集流体的表面是指与封装体远离阻燃填充体的表面同侧的集流体的表面。
在一些实施方式中，封装体的材料包括合金。合金可以将阻燃填充体封装在集流体的凹槽内部，同时不影响集流体的导电性。
在一些实施方式中，合金的熔点为80℃-200℃。可理解，合金的熔点包括但不限于：80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃。
在一些实施例中，合金包括铋铅镉合金、铋铅锡合金、铋铅合金、铅锡合金、铋锡合金和铟铋锡合金中的一种或多种。例如，当铋铅镉合金的质量占比组成为52%Bi、40Pb、8%Cd时，该合金熔点为92℃；当铋铅锡合金的质量占比组成为53%Bi、32%Pb、15%Sn时，该合金熔点96℃；当铋铅合金的质量占比组成为50%Bi、50%Pb时，该合金熔点为160℃；当铅锡合金的质量占比组成为38%Pb、62%Sn时，该合金熔点为183℃；当铋锡合金的质量占比组成为20%Bi、80%Sn时，该合金熔点为200℃。
在一些实施方式中，阻燃剂可以是无机阻燃剂，也可以是有机阻燃剂。
在一些实施方式中，阻燃剂包括磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、卤系阻燃剂、金属化合物阻燃剂和电解液固化剂中的一种或多种。
在一些实施方式中，磷系阻燃剂包括如下种类中的至少一种：红磷类阻燃剂、铵盐类阻燃剂、磷酸酯化合物、磷杂菲化合物、聚磷腈化合物、次磷酸及其盐类化合物、三嗪或哌嗪成炭剂类，具体阻燃剂包括但不限于：红磷、聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐和三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐、双酚A双（二苯基）磷酸盐、间苯二酚（二苯基）磷酸盐、三（2-氯乙基）磷酸酯、磷酸三（1-氯-2-丙基）酯、10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（ODOPB）、二乙基次磷酸铝、2羧乙基苯基次磷酸、次磷酸铝。
在一些实施方式中，氮系阻燃剂包括含氮聚酰胺、含氮聚氨酯、膦酰胺、三聚氰胺和多聚磷酸铵中的一种或多种。
在一些实施方式中，卤系阻燃剂包括氯系阻燃剂和溴系阻燃剂中的一种或多种。
可选地，氯系阻燃剂包括氯化聚烯烃、氯化聚烷烃、氯化二苯醚、氯化苯等类别，具体包括但不限于以下几种阻燃剂：氯化聚乙烯（CPE）、氯化聚丙烯（CPP）、氯化石蜡、十氯二苯醚、六氯苯以及新型高性能氯系阻燃剂，如：四氯邻苯二甲酸酐、四氯双酚A、六氯环戊而烯、双（六氯环戊二烯）环辛烷、全氯环戊癸烷、四氯苯酐及氯菌酸等。
可选地，溴系阻燃剂可按结构分为多溴二苯醚类、溴代苯酚类、溴代双酚A类、溴代邻苯二甲酸类、溴代多元醇类、溴代烷烃类等，包括但不限于以下阻燃剂，如：十溴二苯乙烷、十溴二苯乙醚、四溴双酚A、溴化聚苯乙烯、三溴苯酚及其衍生物、溴代三嗪、溴代环氧树脂、六溴环十二烷、四溴双酚A聚碳酸酯低聚物、二溴新戊二醇、四溴苯酐、四溴苯酐二醇、三聚氰氨溴酸盐、全氟丁基磺酸钾、得克隆阻燃剂等。
在一些实施方式中，金属化合物阻燃剂包括镁系阻燃剂（氢氧化镁）、锑系阻燃剂（氧化锑、锑酸钠）、氢氧化铝、硼酸锌、氧化钼和钼酸铵中的一种或多种。
在一些实施方式中，电解液固化剂指的是能够与电解液发生作用，控制电解质的介电常数或粘度，旨在通过破坏离子电导率以强制加剧内阻来抑制焦耳热。固化剂可以提高电解液的粘度，可以将液态电解液转变为不易导电的凝胶物质或固体物质。可选地，电解液固化剂包括二醇类和胺类化合物中的一种或多种。例如，胺类固化剂包括但不限于：1,3-丙二胺、苄胺、二苄胺（DBA）、1,2-乙二胺（1,2-EDA）和三己胺（THA）；二醇类固化剂包括但不限于：1,2-乙二醇、1,3-丙二醇、1,5-戊二醇。
在一些实施方式中，阻燃剂可以包括碳酸氢铵、氯化铵和硫酸铵中的至少一种。
在一些实施方式中，阻燃剂的分解温度高于合金的熔点。
在一些实施方式中，阻燃填充体的材料还包括壳聚糖、聚酰胺、聚酯、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚醚、聚苯胺、聚噻吩和聚乙炔中的一种或多种。上述材料中的至少一种可以包覆在阻燃剂的表面，由此形成具有核壳结构的阻燃材料，其核材包括阻燃剂，外壳的材料包括壳聚糖、聚酰胺、聚酯、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚醚、聚苯胺、聚噻吩和聚乙炔中的一种或多种。
本申请另一实施方式提供本申请上述集流体的制备方法，包括如下步骤：
在集流体沿其厚度方向的凹槽中形成阻燃填充体；
在阻燃填充体的表面覆盖包含合金的熔融液，使熔融液冷却形成封装体。
由此，可以简单地制备集流体，有利于集流体的规模化生产。
本申请再一实施方式提供一种电极极片，包括本申请上述集流体。可理解，上述电极极片可以是正极极片或者负极极片。可选地，可以通过以下方式制备电极极片：将正极活性材料或负极活性材料、导电剂、粘结剂均匀分散于溶剂（例如N-甲基吡咯烷酮）中，形成电极浆料；将电极浆料涂覆在本申请上述集流体上，经烘干、辊压等工序后，形成正极极片或负极极片。上述导电剂、粘结剂可采用本技术领域常用的导电剂、粘结剂，本申请没有特别的限制。
本申请再一实施方式还提供一种电池，包括本申请上述集流体以及本申请上述电极极片中的至少一种。示例性地，上述电池可由正极极片、负极极片和隔膜通过卷绕工艺或叠片工艺制成电极组件，然后放置在电池外壳中，注入电解液，经过封装、化成等工序制成电池。该正极极片和该负极极片中的至少一者可以采用本申请上述电极极片。可选地，上述电池包括但不限于：一次电池或二次电池等。一次电池包括但不限于锂一次电池等，二次电池包括但不限于锂二次电池等。
在一些实施方式中，阻燃剂在所述电池中的质量占比为0.1%-2%，可选为0.45%-0.75%。
本申请再一实施方式还提供一种用电装置，包括本申请上述电池。上述电池可以用作用电装置的电源，也可以用作用电装置的能量存储单元。该用电装置包括但不限于：手机、笔记本电脑、电动工具、纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等。
为了进一步说明本申请，以下结合具体的实施例对本申请的技术方案进行详细描述。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
本实施例的集流体的制备方法如下：
(1)在铜箔上设置凹槽
以铜箔作为集流体基体，沿着铜箔的长度方向开设多个条形凹槽，凹槽的垂直于铜箔长度方向的截面为半圆形，铜箔的长度为58cm，宽度为46cm，厚度为25μm，开槽范围（铜箔的宽度方向两端的凹槽最边沿之间的间距）为40cm，凹槽的平均深度均为3.5μm，铜箔的厚度与凹槽的平均深度的比值为7.14:1；在垂直于铜箔的厚度方向的最大横截面中，凹槽的平均长度为50cm，凹槽的平均宽度为7μm，相邻的凹槽的边沿之间的最短距离为150μm，凹槽的垂直于集流体的厚度方向的最大横截面的面积之和与该横截面上集流体的面积的比值为155:1。
(2)制备阻燃剂
使用多聚磷酸铵（生产厂家：阿拉丁，型号：A189185）作为阻燃剂。
(3)填充阻燃剂和合金
在凹槽的内部填充阻燃剂多聚磷酸铵，阻燃剂的填充深度为3.5μm，然后在阻燃剂的表面铺上一定质量的铋铅镉合金，并将铜箔置于管式炉中，在氩气氛围中100℃低温煅烧3小时，随后自然冷却降温，抛光后得到集流体，其中，铟铋锡合金形成的封装体的平均厚度为0.6μm-1μm。
图6示出了实施例1的集流体的主视结构示意图，图7示出了实施例1的集流体的凹槽的结构示意图，实施例1中集流体1设置的条形凹槽13如图6和图7所示。
(4)制备电池
(4.1)制备负极极片
将石墨、增稠剂羧甲基纤维素钠、粘结剂丁苯橡胶、导电剂乙炔黑，按照质量比97:1:1:1进行混合，加入去离子水，在真空搅拌机作用下获得负极浆料；将负极浆料均匀涂覆在制备的集流体的双侧表面上，经过干燥形成负极极片。
(4.2)制备正极极片
将正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、导电炭黑SP及粘结剂PVDF按照重量比98:1:1分散至溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中进行混合均匀，得到正极浆料；将正极浆料均匀涂布于正极集流体铝箔的双侧表面上，经过干燥形成正极极片。
(4.3)组装电池
将制备的11片正极极片、12片负极极片、隔膜和电解液，组装成1Ah的软包电池，隔膜位于正极极片和负极极片之间，隔膜使用厚度为25μm的聚乙烯隔膜，电解液的型号为KLD-LP11，其由1.2mol/L的LiPF6以及体积比为1:1:1的EC（碳酸乙烯酯）:EMC（碳酸甲乙酯）组成。
实施例2
集流体的制备方法基本同实施例1，区别在于：步骤(1)中，凹槽的平均深度为6μm，凹槽的平均宽度为12μm，铜箔的厚度与凹槽的平均深度的比值为4.17:1；步骤(3)中，阻燃剂的填充深度为6μm，凹槽的垂直于集流体的厚度方向的最大横截面的面积之和与该横截面上集流体的面积的比值为85:1。
实施例3
集流体的制备方法基本同实施例1，区别在于：步骤(1)中，凹槽的平均深度为8μm，凹槽的平均宽度为16μm，铜箔的厚度与凹槽的平均深度的比值为3.125:1；步骤(3)中，阻燃剂的填充深度为8μm，凹槽的垂直于集流体的厚度方向的最大横截面的面积之和与该横截面上集流体的面积的比值为70:1。
实施例4
集流体的制备方法基本同实施例1，区别在于：步骤(1)中，凹槽的平均深度为9.5μm，凹槽的平均宽度为19μm，铜箔的厚度与凹槽的平均深度的比值为2.63:1；步骤(3)中，阻燃剂的填充深度为9.5μm，凹槽的垂直于集流体的厚度方向的最大横截面的面积之和与该横截面上集流体的面积的比值为50:1。
实施例5
集流体的制备方法基本同实施例4，区别在于：步骤(1)中，改变凹槽个数，使凹槽的垂直于集流体的厚度方向的最大横截面的面积之和与该横截面上集流体的面积的比值为40:1。
对比例1
将厚度为25μm的铜箔直接作为集流体。
实施例2-5和对比例1的电池的制备方法与实施例1的电池的制备方法相同基本相同，仅在步骤(4.1)中将实施例1的集流体替换为对应实施例或对比例的集流体。
产品参数及性能测试
(1)凹槽的平均深度、平均长度和平均宽度测试
通过扫描电子显微镜或者透射电子显微镜拍摄集流体的截面，分别选取集流体截面两端及中间，在每个区域内随机测量30-50个凹槽的深度，取平均值，得到凹槽的平均深度。
凹槽的平均长度、凹槽的平均宽度的测试方法与凹槽的平均深度的测试方法相似。
(2)集流体的面积与凹槽的总面积的比值测试
通过扫描电子显微镜或者透射电子显微镜拍摄集流体的截面，测量凹槽的垂直于集流体的厚度方向的最大横截面的面积之和，并测量该横截面上集流体的面积，可得两者的比值。
(3)循环性能测试
将制备的电池放置在25℃恒温环境下进行循环性能测试，流程为：按照0.5 C的恒定电流将其放电至2.75V，静置10min后，按照0.5 C的恒流电流充电至4.2V，静置10min，然后按照0.5 C的恒定电流放电至2.75V，此时的放电比容量为初始放电比容量，记为D1。随后按照上述流程，在2.75V~4.2V区间内进行循环测试400圈，第400圈的放电比容量记为D2，电池循环400圈的容量保持率(%)=D2/D1*100%。重复测试400圈。
(4)最高热失控温度测试
热滥用测试方法包括：热滥用测试防爆箱中进行。首先将软包电池置于一个四角可调螺母的夹具中，并用两片云母片将软包电池与夹具隔开，并在一侧云母片与软包电池之间放置陶瓷加热片，在软包电池远离陶瓷加热片一侧中心与另一云母片间利用高温胶带固定K型热电偶。调节夹具螺母使其加紧。热滥用过程中，陶瓷加热片从室温快速升温至200℃后保持200℃不变。利用K型热电偶记录电池热滥用过程中的温度变化，K型热电偶记录到的最高温度即为最高热失控温度。
各实施例和对比例1的电池的容量保持率和电池的最高热失控温度等结果如表1所示。
表1
由表1可以看出如下：
观察对比例1和实施例1-5可知，实施例1-5的电池的热失控最高温度比对比例1低，且实施例1-5的电池在热失控过程中不起火，说明实施例1-5的集流体能够有效提升电池的安全性能。由对比例1和实施例1-5的电池的容量保持率数据可以看出，实施例1-5制备的集流体可以兼顾电池的循环性能。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准，说明书可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.一种集流体，其特征在于，包括阻燃填充体、具有导电性的封装体以及设置在所述集流体的厚度方向上的多个凹槽，所述阻燃填充体设置在各所述凹槽中，所述阻燃填充体的材料包括阻燃剂，所述封装体设置在所述凹槽的开口端用于封闭所述凹槽。
2.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述集流体的厚度与所述凹槽的平均深度的比值为(2.2-7.5):1，可选为(3-4.5):1；
可选地，所述凹槽的平均深度为3μm-9.5μm。
3.根据权利要求1或2所述的集流体，其特征在于，所述集流体的厚度为10μm-25μm；
可选地，所述集流体的材料包括铜、铝、银、金、镍以及它们的合金中的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的集流体，其特征在于，所述凹槽的垂直于所述集流体的厚度方向的最大横截面的面积之和与该横截面上所述集流体的面积的比值为(40-200):1，可选为(50-85):1；
可选地，在垂直于所述集流体的厚度方向的横截面中，所述凹槽的形状包括圆形、长方形、正方形、平行四边形和三角形中的一种或多种；
可选地，在所述凹槽的垂直于所述集流体的厚度方向的最大横截面中，相邻的所述凹槽的边沿之间的最短距离为200μm-1000μm。
5.根据权利要求1或2所述的集流体，其特征在于，所述封装体的平均厚度为3μm-9.5μm；和/或，
所述封装体的材料包括合金；
可选地，所述合金的熔点为80℃-200℃；
可选地，所述合金包括铋铅镉合金、铋铅锡合金、铋铅合金、铅锡合金、铋锡合金和铟铋锡合金中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的集流体，其特征在于，所述阻燃剂包括磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、卤系阻燃剂、金属化合物阻燃剂和电解液固化剂中的一种或多种；
可选地，所述阻燃剂的分解温度高于所述合金的熔点。
7.权利要求1至6任一项所述的集流体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
在所述集流体沿其厚度方向的所述凹槽中形成所述阻燃填充体；
在所述阻燃填充体的表面覆盖包含合金的熔融液，使所述熔融液冷却形成所述封装体。
8.一种电极极片，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的集流体。
9.一种电池，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的集流体以及权利要求8所述的电极极片中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于，所述阻燃剂在所述电池中的质量占比为0.1%-2%，可选为0.45%-0.75%。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410165514.6A CN117894996A (zh) | 2024-02-05 | 2024-02-05 | 集流体及其制备方法、电极极片、电池和用电装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410165514.6A CN117894996A (zh) | 2024-02-05 | 2024-02-05 | 集流体及其制备方法、电极极片、电池和用电装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117894996A true CN117894996A (zh) | 2024-04-16 |
Family
ID=90644208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410165514.6A Pending CN117894996A (zh) | 2024-02-05 | 2024-02-05 | 集流体及其制备方法、电极极片、电池和用电装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117894996A (zh) |
-
2024
- 2024-02-05 CN CN202410165514.6A patent/CN117894996A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | Materials for lithium-ion battery safety | |
| EP2610955B1 (en) | Electrode assembly for secondary battery and lithium secondary battery comprising same | |
| CN104969401A (zh) | 锂离子电化学电池组、其组件及其制备和使用方法 | |
| KR101471666B1 (ko) | 이차전지용 외장재 및 이를 포함하는 이차전지 | |
| KR101183557B1 (ko) | 난연 물질 및 내열 물질이 포함되어 안전성이 향상된 전기 화학 소자용 외장재 및 상기 외장재를 구비한 전기 화학 소자 | |
| JP2009176599A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
| WO2003034517A1 (en) | A separator for a lithium ion secondary battery, method for producing the same, and a lithium ion secondary battery using the same | |
| Rana et al. | Current trends, challenges, and prospects in material advances for improving the overall safety of lithium-ion battery pack | |
| EP2814084A1 (en) | Secondary battery | |
| KR20130064031A (ko) | 안전성이 향상된 이차전지 | |
| WO2022133440A1 (en) | Lithium-protecting polymer composite layer for a lithium metal secondary battery and manufacturing method | |
| Liu et al. | Recent progress in flame retardant technology of battery: A review | |
| KR101640889B1 (ko) | 상변화 물질을 포함하는 리튬이온 이차전지 셀 및 모듈 | |
| EP2814083A1 (en) | Secondary battery | |
| EP2814094A1 (en) | Secondary battery and electrode for secondary battery | |
| KR20190108792A (ko) | 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지 | |
| EP2814093A1 (en) | Positive electrode active material and secondary battery | |
| CN108666524B (zh) | 一种电池的电极及其制备方法和锂离子电池 | |
| KR20060034181A (ko) | 난연 필름을 포함하고 있는 리튬 이차전지 | |
| JP2004095354A (ja) | ゲル電解質二次電池及びその製造方法 | |
| KR102559718B1 (ko) | 고속 충전 리튬이차전지용 전해액, 이를 포함하는 리튬이차전지 및 리튬이차전지의 제조 방법 | |
| KR101930487B1 (ko) | 내열성이 향상된 이차전지용 전극리드 또는 알루미늄 파우치 및 이를 포함하는 이차전지 | |
| JP2021526301A (ja) | 電極及び電極組立体 | |
| CN117894996A (zh) | 集流体及其制备方法、电极极片、电池和用电装置 | |
| KR101449787B1 (ko) | 안전성이 향상된 이차전지 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |