集流体及其制备方法、电极极片、电池和用电装置

本申请涉及电池，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：

1、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。

2、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。

技术实现思路

1、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。

2、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。

3、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。

4、在一些实施方式中，所述凹槽的平均深度为3μm-9.5μm。

5、在一些实施方式中，集流体的厚度为10μm-25μm。

6、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。

7、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。

8、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。

9、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。

10、在一些实施方式中，所述封装体的平均厚度为3μm-9.5μm。

11、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。

12、在一些实施方式中，所述封装体的材料包括合金。

13、在一些实施方式中，所述合金的熔点为80℃-200℃。

14、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。

15、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。

16、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。

17、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：

18、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；

19、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。

20、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。

21、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。

22、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%。

23、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。

24、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：

25、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。

技术特征：

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；

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；

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；

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，

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；

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：

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%。

技术总结
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。

技术研发人员：李伟峰,冯新浡,饶顺,高镇海,刘洁,施家伟
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>吉林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24