本實(shí)用新型涉及電池領(lǐng)域，特別是涉及一種集流體及電池。
背景技術(shù)：
：目前，鋰離子電池廣泛應(yīng)用于手機(jī)、平板電腦、可穿戴設(shè)備、移動(dòng)電源、電子煙、各種數(shù)碼產(chǎn)品、電動(dòng)工具、動(dòng)力、儲(chǔ)能等領(lǐng)域，其市場(chǎng)應(yīng)用廣、潛力大。隨著鋰離子電池的應(yīng)用日益廣泛，電池能量密度越來(lái)越高、電池容量越來(lái)越大，安全性能成為更為突出的問(wèn)題。在提高電池安全性能方面，有多種技術(shù)方法和路線，包括正極材料的改進(jìn)、負(fù)極材料的改進(jìn)、電解液添加劑的改進(jìn)、電池結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、加工制作的控制及改進(jìn)等。這些改進(jìn)方法可能改變離子電池的電化學(xué)體系，改進(jìn)難度相對(duì)較大，且風(fēng)險(xiǎn)較高。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：基于此，有必要提供一種集流體及電池，能夠在不改變電池的電化學(xué)體系的前提下，提高電池的安全性。一種集流體，其包括金屬箔及覆蓋于所述金屬箔一表面的絕緣樹(shù)脂保護(hù)層，所述絕緣樹(shù)脂保護(hù)層內(nèi)嵌有若干納米級(jí)無(wú)定形碳管，其中在常溫下，任意相鄰的兩個(gè)所述納米級(jí)無(wú)定形碳管相接觸。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述金屬箔為鋁箔、銅箔、鈦箔、鈦合金箔或鎳箔。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述聚丙絕緣樹(shù)脂保護(hù)層的厚度為1.5μm～45.6μm。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述聚丙絕緣樹(shù)脂保護(hù)層的厚度為1.5μm～18.8μm。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述納米級(jí)無(wú)定形碳管在所述絕緣樹(shù)脂保護(hù)層內(nèi)均勻分布。在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括石墨烯層。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述石墨烯層覆蓋于所述金屬箔遠(yuǎn)離所述絕緣樹(shù)脂保護(hù)層的另一表面。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述石墨烯層設(shè)置于所述金屬箔及所述絕緣樹(shù)脂保護(hù)層之間。一種電池，包括正極，負(fù)極和電解液，所述正極包括正極集流體和正極活性物質(zhì)，所述負(fù)極包括負(fù)極集流體，所述正極集流體和所述負(fù)極集流體中至少一個(gè)為如上述任一項(xiàng)所述的集流體。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述正極集流體為如上述任一項(xiàng)所述的集流體，所述絕緣樹(shù)脂保護(hù)層設(shè)置于所述金屬箔靠近所述正極活性物質(zhì)的一表面。上述集流體及電池，無(wú)需對(duì)電池的正極材料、負(fù)極材料、電解液添加劑或電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)雜的優(yōu)化設(shè)計(jì)，無(wú)需改變離子電池的電化學(xué)體系，改進(jìn)難度相對(duì)較小，風(fēng)險(xiǎn)較低，同時(shí)具有良好的安全性能，因此具有較強(qiáng)的工業(yè)實(shí)用性。附圖說(shuō)明圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的集流體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a為本實(shí)用新型另一實(shí)施例的集流體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2b為本實(shí)用新型又一實(shí)施例的集流體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2c為本實(shí)用新型又一實(shí)施例的集流體的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型。但是本實(shí)用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類(lèi)似改進(jìn)，因此本實(shí)用新型不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。在本實(shí)用新型的描述中，“多個(gè)”的含義是至少兩個(gè)，例如兩個(gè)，三個(gè)等，除非另有明確具體的限定。例如，一種集流體，其包括金屬箔及覆蓋于所述金屬箔一表面的絕緣樹(shù)脂保護(hù)層，所述絕緣樹(shù)脂保護(hù)層內(nèi)嵌有若干納米級(jí)無(wú)定形碳管，其中所述納米級(jí)無(wú)定形碳管在所述絕緣樹(shù)脂保護(hù)層內(nèi)均勻分布。為了進(jìn)一步說(shuō)明上述集流體，一個(gè)例子是，如圖1所示，集流體100包括金屬箔110及絕緣樹(shù)脂保護(hù)層120，其中絕緣樹(shù)脂保護(hù)層覆蓋于金屬箔的一表面，并且絕緣樹(shù)脂保護(hù)層內(nèi)嵌有若干納米級(jí)無(wú)定形碳管121，其中在常溫下，任意相鄰的兩個(gè)所述納米級(jí)無(wú)定形碳管相接觸，使常溫下絕緣樹(shù)脂保護(hù)層能夠?qū)щ姟＠?，所述集流體在常溫下絕緣樹(shù)脂保護(hù)層中的任意相鄰的兩個(gè)所述納米級(jí)無(wú)定形碳管相接觸設(shè)置，當(dāng)電池溫度升高，超出安全溫度范圍時(shí)，絕緣樹(shù)脂保護(hù)層受熱膨脹，嵌在絕緣樹(shù)脂保護(hù)層中的納米級(jí)無(wú)定形碳管不再緊密接觸，使得集流體的內(nèi)阻急劇增大，切斷電流，能夠防止電池進(jìn)一步產(chǎn)生熱量。能夠理解，常溫是指一般溫度或者通常叫室溫，例如，所述常溫是指10℃～40℃，又如，所述常溫是指15℃～30℃，又如，所述常溫是指25℃。作為一種實(shí)施方式，若干納米級(jí)無(wú)定形碳管為一層，該納米級(jí)無(wú)定形碳管與金屬箔相接觸。作為一種實(shí)施方式，若干納米級(jí)無(wú)定形碳管為至少兩層，其中一層納米級(jí)無(wú)定形碳管與金屬箔相接觸。例如，至少在常溫下，一層納米級(jí)無(wú)定形碳管與金屬箔相接觸。這樣，在常溫下，集流體的內(nèi)阻較小，能夠?qū)㈦姵鼗钚晕镔|(zhì)產(chǎn)生的電流匯集起來(lái)，形成較大的電流對(duì)外輸出。其中，上述金屬箔為鋁箔、銅箔、鈦箔、鈦合金箔或鎳箔。例如，當(dāng)上述集流體為正極集流體時(shí)，上述金屬箔為鋁箔、鈦箔或鈦合金箔，當(dāng)上述集流體為負(fù)極集流體時(shí)，上述金屬箔為銅箔或鎳箔。又如，當(dāng)上述集流體為正極集流體時(shí)，上述金屬箔為鈦箔或鈦合金箔，由于鈦箔或鈦合金箔的抗氧化能力強(qiáng)、熔點(diǎn)高、強(qiáng)度大，因此使用鈦箔或鈦合金箔時(shí)，厚度比鋁箔小，能夠減小電池的厚度，而且采用鈦箔或鈦合金箔的電池在高電壓下自放電小，能夠延長(zhǎng)電池的使用壽命。本實(shí)施例中，將納米級(jí)無(wú)定形碳管和等規(guī)聚丙烯樹(shù)脂與金屬箔復(fù)合，制成集流體，可以在電池發(fā)熱時(shí)，使集流體的內(nèi)阻急劇升高，切斷電流，防止電池進(jìn)一步產(chǎn)生熱量，從而提高電池的安全性能。其中，經(jīng)過(guò)測(cè)試，上述集流體，在溫度達(dá)到90～100℃時(shí)內(nèi)阻能急劇升高到常溫時(shí)的104～105倍，能有效提高電池的安全性能。采用上述集流體，無(wú)需對(duì)電池的正極材料、負(fù)極材料、電解液添加劑或電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)雜的優(yōu)化設(shè)計(jì)，無(wú)需改變離子電池的電化學(xué)體系，改進(jìn)難度相對(duì)較小，風(fēng)險(xiǎn)較低，同時(shí)具有良好的安全性能，因此具有較強(qiáng)的工業(yè)實(shí)用性。在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣樹(shù)脂保護(hù)層為熱塑性絕緣樹(shù)脂保護(hù)層。例如，絕緣樹(shù)脂保護(hù)層為等規(guī)聚丙烯樹(shù)脂保護(hù)層，等規(guī)聚丙烯樹(shù)脂具有較好的電絕緣性和熱塑性，能夠在電池發(fā)熱時(shí)軟化膨脹，使納米級(jí)無(wú)定形碳管分離，增加集流體的內(nèi)阻，還能夠在電池溫度下降溫后恢復(fù)原狀，使納米級(jí)無(wú)定形碳管接觸，恢復(fù)集流體的導(dǎo)電性。而且等規(guī)聚丙烯樹(shù)脂熔點(diǎn)高、耐熱、耐腐蝕，能夠抵抗電池中電解液的腐蝕。在一個(gè)實(shí)施例中，所述聚丙絕緣樹(shù)脂保護(hù)層的厚度為1.5μm～45.6μm。例如，為了減小電池的厚度，使電池實(shí)現(xiàn)輕薄化，所述聚丙絕緣樹(shù)脂保護(hù)層的厚度為1.5μm～18.8μm。又如，由于納米級(jí)無(wú)定形碳管具有良好的導(dǎo)電性，為了加強(qiáng)常溫時(shí)集流體的導(dǎo)電性，所述聚丙絕緣樹(shù)脂保護(hù)層的厚度為29.8μm～45.6μm。又如，所述聚丙絕緣樹(shù)脂保護(hù)層的厚度為20.6μm，既能加強(qiáng)集流體在常溫下的導(dǎo)電性，又能減小電池的厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，所述納米級(jí)無(wú)定形碳管在所述絕緣樹(shù)脂保護(hù)層內(nèi)均勻分布。又如，所述納米級(jí)無(wú)定形碳管在所述絕緣樹(shù)脂保護(hù)層內(nèi)形成若干碳管層，每一碳管層中納米級(jí)無(wú)定形碳管的均勻分布。又如，各碳管層的厚度根據(jù)碳管層與金屬箔的距離成順序遞減設(shè)置。又如，各碳管層的厚度順序減小設(shè)置，其中靠近金屬箔的碳管層的厚度最大。在一個(gè)實(shí)施例中，為了增強(qiáng)常溫下集流體的導(dǎo)電性能，所述集流體還包括石墨烯層130。例如，如圖2a所示，石墨烯層覆蓋于所述金屬箔遠(yuǎn)離所述絕緣樹(shù)脂保護(hù)層的另一表面。又如，如圖2b所示，石墨烯層設(shè)置于所述金屬箔及所述絕緣樹(shù)脂保護(hù)層之間。又如，如圖2c所示，石墨烯層覆蓋于所述絕緣樹(shù)脂保護(hù)層遠(yuǎn)離所述金屬箔的一表面，其中所述石墨烯層與絕緣樹(shù)脂保護(hù)層中的一層納米級(jí)無(wú)定形碳管相接觸。在一個(gè)實(shí)施例中，所述石墨烯層的厚度為1.2nm至3.7μm。這樣，既能保證良好的導(dǎo)電效果，又不至于過(guò)分增加集流體的厚度。例如，石墨烯層的厚度為2.4μm～3.1μm。本發(fā)明實(shí)施例還公開(kāi)了一種電池，該電池包括正極，負(fù)極和電解液，所述正極包括正極集流體和正極活性物質(zhì)，所述負(fù)極包括負(fù)極集流體，其中，所述正極集流體和所述負(fù)極集流體中至少一個(gè)為如上述任一實(shí)施例所述的集流體。其中，正極活性物質(zhì)用于參與電化學(xué)反應(yīng)，能夠可逆性地脫出/嵌入離子。所述電解液包括至少一種能夠溶解電解質(zhì)并使所述電解質(zhì)電離的溶劑；所述電解質(zhì)能夠電離出至少一種充放電過(guò)程中在所述負(fù)極發(fā)生還原-沉積和氧化-溶解的活性離子。在一個(gè)實(shí)施例中，所述正極集流體為如如上述任一實(shí)施例所述的集流體100，所述絕緣樹(shù)脂保護(hù)層設(shè)置于所述金屬箔靠近所述正極活性物質(zhì)的一表面。在一個(gè)實(shí)施例中，所述正極集流體的金屬箔為鋁箔、鈦箔或鈦合金箔，所述負(fù)極集流體的金屬箔為銅箔或鎳箔。上述電池，采用了將納米級(jí)無(wú)定形碳管和等規(guī)聚丙烯樹(shù)脂與金屬箔復(fù)合得到的集流體，可以在電池發(fā)熱時(shí)，使集流體的內(nèi)阻急劇升高，切斷電流，防止電池進(jìn)一步產(chǎn)生熱量，從而提高電池的安全性能。其中，經(jīng)過(guò)測(cè)試，上述集流體，在溫度達(dá)到90～100℃時(shí)內(nèi)阻能急劇升高到常溫時(shí)的104～105倍，能有效提高電池的安全性能。以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的闡述。實(shí)施例1在厚度為12μm的鋁箔上制備6μm厚的絕緣樹(shù)脂保護(hù)層，形成正極集流體A1。在厚度為9μm的銅箔上制備5μm厚的絕緣樹(shù)脂保護(hù)層，形成負(fù)極集流體B1。其中，正極集流體和負(fù)極集流體的絕緣樹(shù)脂保護(hù)層內(nèi)均嵌有若干納米級(jí)無(wú)定形碳管。用正極集流體A1和負(fù)極集流體B1制備得到電池C1。對(duì)比例1與實(shí)施例1所不同的是，用12μm厚的鋁箔作為正極集流體A2，用9μm的銅箔作為負(fù)極集流體B2，其他與實(shí)施例1相同。用正極集流體A2和負(fù)極集流體B2制備得到電池C2。分別針對(duì)電池C1以及電池C2進(jìn)行短路、過(guò)充、熱箱、針刺、以及重物沖擊等測(cè)試。在1000只電池中抽檢100只，統(tǒng)計(jì)其抽檢合格率，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。C1C2短路(55±2℃，滿(mǎn)電，UL標(biāo)準(zhǔn))100％80％過(guò)充(放到3V再做，3C5V)100％100％熱箱(滿(mǎn)電，130℃，1小時(shí))100％100％針刺(滿(mǎn)電，3mm，100m/s速度)100％80％重物沖擊(滿(mǎn)電，UL標(biāo)準(zhǔn))100％60％重物沖擊(滿(mǎn)電，1m，10kg)100％40％表1從表1可以看出，采用正極集流體A1和負(fù)極集流體B1的電池C1，在短路、針刺、重物沖擊等測(cè)試中，其抽檢合格率遠(yuǎn)大于用正極集流體A2和負(fù)極集流體B2的電池C2。這說(shuō)明本實(shí)用新型所提供的電池隔膜，能夠有效提高電池的安全性能。以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書(shū)記載的范圍。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)實(shí)用新型專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3