集流体、单体电池以及用电设备的制作方法

本发明涉及电池设备，特别是涉及一种集流体、单体电池以及用电设备。

背景技术：

1、随着传统石化能源的枯竭和石化能源对全球造成的不可逆转污染，人们越来越重视清洁能源。锂电池作为最有可能成为21世纪的清洁能源，使用范围越来越广，逐步从手机数码领域向动力汽车领域扩张，新能源车逐步取代燃油车。

2、锂离子电池通常由电池外壳、电解液、正极、负极和隔膜组成，电池外壳为外部的壳体，隔膜阻隔在正极和负极之间，避免正极和负极发生接触，导致电池短路，但是，隔膜能够使电解液的粒子通过。当电池在充电和放电过程中，电解液中的粒子通过隔膜在正极和负极之间流动并进行反应，从而完成锂电池的充放电功能。正极和负极一般被称为集流体，其作用是汇集电池中的电流，将电子集中进行传输。

3、锂离子电池在技术上和使用过程中存在一些安全隐患，尤其是锂离子电池受到机械外力，如针刺或者重物冲击等，锂离子电池内部会出现正极或负极断裂的情况，隔膜虽然能够隔绝正极和负极发生接触，但是隔膜是在化学层面上隔绝正极与负极。一旦电池受到物理冲击，隔膜会和集流体一起破裂，导致正极和负极直接接触，致使电池短路。虽然锂电池一般会设置防短路的保护电路以及防爆线，但这些保护电路作用有限，还常常不起作用，影响锂离子电池使用时的安全性。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对目前锂离子电池发生物理破损导致短路问题，提供一种能够避免物理破损时短路的集流体、单体电池以及用电设备。

2、一种集流体，应用于单体电池中，所述集流体用于制作所述单体电池的所述正极片和/或所述负极片，所述集流体包括：

3、两个集流层，两个所述集流层层叠设置；以及

4、柔性组件，设置于两个所述集流层之间，所述柔性组件包括第一防护件与第二防护件，所述第一防护件用于在所述单体电池发生物理破损时包裹所述集流层，所述第二防护件在所述第一防护件失效时包裹所述集流层。

5、在本公开的一实施例中，所述第一防护件为支撑层，所述第二防护件为发泡物质，所述支撑层设置于两个所述集流层之间，所述发泡物质设置于所述支撑层中，并且，所述发泡物质在高温下能够流出所述支撑层。

6、在本公开的一实施例中，所述支撑层具有多个通孔，所述发泡物质位于所述通孔中；

7、所述支撑层呈蜂窝结构层，或者所述通孔呈多边形或圆形。

8、在本公开的一实施例中，所述支撑层采用塑胶材料制成；

9、所述发泡物质为有机发泡物质或无机发泡物质。

10、在本公开的一实施例中，所述支撑层采用聚丙烯、聚乙烯、涤纶树脂、聚对苯二甲酸丁二乙醇或橡胶制成；

11、所述发泡物质包括酸氢钠、碳酸氢铵、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、珍珠棉、有机共聚物、海绵中的一种或者多种。

12、在本公开的一实施例中，所述通孔的内接圆的直径尺寸范围为0.01mm～1mm。

13、在本公开的一实施例中，所述发泡物质的粒径为0.01μm～05μm，所述发泡物质的发泡温度为80℃～150℃，所述发泡物质的发泡量为100ml/g～400l/g。

14、在本公开的一实施例中，所述集流体还包括补锂层，所述补锂层设置于至少一个所述集流层的外侧。

15、在本公开的一实施例中，所述补锂层包括金属锂片以及保护层，所述金属锂片设置于所述集流层的外侧，所述保护层涂覆于所述金属锂片的外层。

16、一种单体电池，包括电池壳体以及设置于所述电池壳体的负极片、隔膜与正极片，所述正极片和/或所述负极片采用上述任一技术特征项所述的集流体制成，相邻所述正极片与所述负极片之间设置所述隔膜，所述负极片与所述正极片叠片，所述电池壳体中填充电解液。

17、一种用电设备，包括设备主体以及电池包，所述电池包包括外壳体以及多个如上述技术特征所述的单体电池，多个所述单体电池串联和/或并联设置于所述外壳体中，所述电池包设置于所述设备主体中，并为所述设备主体供电。

18、本发明的集流体、单体电池以及用电设备，在集流体中两个集流层层叠设置，柔性组件设置于两个集流层之间，柔性组件具有第一防护件与第二防护件。当单体电池发生物理碰撞导致集流层损坏造成单体电池短路进而使得集流体的温度升高时，该温度升高能够使得柔性组件的第一防护件发生变形，并在两个集流层相对表面包裹集流层，使两个集流层不导通；若单体电池的温度继续升高，第一防护件防护失效，此时，第二防护件在两个相对表面包裹集流层，使得两个集流层不导通，进而避免单体电池中为集流体的正极片与负极片导通，以避免单体电池长时间短路，切断电子导通，阻止单体电池的热失控，保证单体电池的使用性能。

技术特征：

1.一种集流体，其特征在于，应用于单体电池中，所述集流体用于制作所述单体电池的正极片和/或负极片，所述集流体包括：

2.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述第一防护件为支撑层，所述第二防护件为发泡物质，所述支撑层设置于两个所述集流层之间，所述发泡物质设置于所述支撑层中，并且，所述发泡物质在高温下能够流出所述支撑层。

3.根据权利要求2所述的集流体，其特征在于，所述支撑层具有多个通孔，所述发泡物质位于所述通孔中；

4.根据权利要求3所述的集流体，其特征在于，所述支撑层采用塑胶材料制成；

5.根据权利要求4所述的集流体，其特征在于，所述支撑层采用支撑材料制成；

6.根据权利要求3所述的集流体，其特征在于，所述通孔的内接圆的直径尺寸范围为0.01mm～1mm。

7.根据权利要求3所述的集流体，其特征在于，所述发泡物质的粒径为0.01μm～05μm，所述发泡物质的发泡温度为80℃～150℃，所述发泡物质的发泡量为100ml/g～400l/g。

8.根据权利要求1至7任一项所述的集流体，其特征在于，所述集流体还包括补锂层，所述补锂层设置于至少一个所述集流层的外侧。

9.根据权利要求8所述的集流体，其特征在于，所述补锂层包括金属锂片以及保护层，所述金属锂片设置于所述集流层的外侧，所述保护层涂覆于所述金属锂片的外层。

10.一种单体电池，其特征在于，包括电池壳体以及设置于所述电池壳体的负极片、隔膜与正极片，所述正极片和/或所述负极片采用权利要求1至9任一项所述的集流体制成，相邻所述正极片与所述负极片之间设置所述隔膜，所述负极片与所述正极片叠片，所述电池壳体中填充电解液。

11.一种用电设备，其特征在于，包括设备主体以及电池包，所述电池包包括外壳体以及多个如权利要求10所述的单体电池，多个所述单体电池串联和/或并联设置于所述外壳体中，所述电池包设置于所述设备主体中，并为所述设备主体供电。

技术总结
本公开涉及一种集流体、单体电池以及用电设备。该集流体应用于单体电池中，所述集流体用于制作所述单体电池的所述正极片和/或所述负极片，所述集流体包括：两个集流层，两个所述集流层层叠设置；以及柔性组件，设置于两个所述集流层之间，所述柔性组件包括第一防护件与第二防护件，所述第一防护件用于在所述单体电池发生物理破损时包裹所述集流层，所述第二防护件在所述第一防护件失效时包裹所述集流层。通过第一防护件与第二防护件进行双重防护，避免单体电池长时间短路，切断电子导通，阻止单体电池的热失控，保证单体电池的使用性能。

技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：上海桔晟科技有限公司
技术研发日：20220330
技术公布日：2024/1/13