CN101304082A - 锂离子二次电池隔膜复合膜及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在锂离子电池二极片间原有的锂离子二次电池隔膜中覆设聚酰亚胺(PI)改性膜的锂离子二次电池隔膜复合膜及其聚酰亚胺(PI)改性膜的制备方法；该复合膜将提升锂离子电池的过充电性能、过流性能、加热测试性能(≥150℃)、挤压测试性能、针刺试验性能、跌落性能等锂离子电池的安全性能，使得锂离子电池在使用过程中不燃烧、不爆炸，为锂离子电池在大功率设备或运输工具上的商业化使用提供了安全保障。其制备方法：将聚酰亚胺(PI)的前驱体与溶剂混合反应成低聚物溶液，然后将该低聚物溶液成膜或纺丝后成多孔膜，并在＞200℃下转化成聚酰亚胺(PI)或含有聚酰亚胺(PI)成份的多孔膜。
Description
技术领域
本发明涉及一种作为运输工具使用的动力锂离子二次电池或者作为电动工具等设备使用的功率型二次锂离子电池。特别涉及一种在锂离子电池二极片间原有的锂离子电池隔膜中覆设聚酰亚胺(PI)改性膜的锂离子电池隔膜复合膜及其聚酰亚胺(PI)改性膜的制造工艺。
背景技术
目前，公知的二次锂离子电池隔膜均采用单层PE或PP隔膜或复合PP/PE/PP隔膜的锂离子电池，其安全性无法保证，尤其是在笔记本电脑等数码设备或大功率设备或运输工业上应用时，面临燃烧、爆炸等安全隐患，而且还存在过充、过流、加热、挤压、跌落等所带来的安全隐患。
CN200610000611.1公开了一种“电池隔膜及其制备方法以及含该隔膜的锂离子二次电池”。它的目的是提供一种机械强度好、耐热性能好的电池隔膜及其制备方法以及锂离子二次电池。其技术方案：电池隔膜包括基材和分布在基材上的孔，其中，所述基材含有聚酰亚胺。电池隔膜的制备方法包括将含有基材、成孔物质和溶剂的溶液成膜，并在低于基材玻璃化温度下除去成孔物质。其不足之处在于：其制备方法中通过前工序加入成孔物质，后工序除去成孔物质的办法制成孔膜，使得工艺复杂，导致成品成本高，难以商业化应用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述公知技术中的不足之处，提供一种在原有锂离子电池隔膜上覆设一层聚酰亚胺(PI)改性膜的复合层结构，将极大地提升锂离子电池的过充性能、过流性能、加热性能(≥150℃)、挤压性能、跌落性能等锂离子电池的安全性能，使得锂离子电池在使用过程中不燃烧、不爆炸，为锂离子电池在大功率设备或运输工具上的商业化使用提供安全保障的锂离子电池隔膜复合膜。本发明的另一目的是提供一种锂离子二次电池隔膜复合膜的聚酰亚胺(PI)膜不需要成孔物质，成膜时即为多孔膜的聚酰亚胺(PI)改性膜的制造工艺。
本发明的目的可以通过以下措施来达到：
这种锂离子二次电池隔膜复合膜，包括锂离子电池的两个极片，其特殊之处在于：所述锂离子电池两极片之间的锂离子电池隔膜是聚酰亚胺(PI)膜与普通隔膜的复合层结构。
所述聚酰亚胺(PI)是主链含有酰亚氨基团(-C-N-C-)的聚合物。
所述普通隔膜是PE膜、PP膜、PE膜与PP膜的一种或数种复合结构。
所述复合膜结构由聚酰亚胺(PI)膜、普通隔膜各自成膜后叠合的复合层结构。
所述复合膜结构由夹设于两层普通隔膜之间的聚酰亚胺(PI)膜、且各自成膜后叠合的复合层组成。
所述复合膜结构由夹设于两层聚酰亚胺(PI)膜之间的普通隔膜、且各自成膜后叠合的复合层组成。
所述复合层结构由聚酰亚胺(PI)膜与普通隔膜复合而成的多层聚合物膜结构。
所述聚酰亚胺(PI)膜设有若干孔径≥5纳米的微孔，且空隙率大于25％。
本发明的目的还可以通过以下措施来达到：
这种锂离子二次电池隔膜复合膜，包括锂离子电池的两个极片，其特殊之处在于：所述锂离子电池两极片之间的锂离子电池隔膜是孔隙率≥25％、孔径≥5纳米、熔融温度≥200℃的多孔膜与普通隔膜的复合层结构。
所述普通隔膜是PE膜、PP膜、PE膜与PP膜的一种或数种复合结构。
所述复合膜结构由孔隙率≥25％、孔径≥5纳米、熔融温度≥200℃的多孔膜、普通隔膜各自成膜后叠合的复合层结构。
所述复合膜结构由夹设于两层普通隔膜之间的孔隙率≥25％、孔径≥5纳米、熔融温度≥200℃的多孔膜、且各自成膜后叠合的复合层组成。
所述复合膜结构由夹设于两层分别由孔隙率≥25％、孔径≥5纳米、熔融温度≥200℃构成的多孔膜之间的普通隔膜、且各自成膜后叠合的复合层组成。
本发明的目的还可以通过以下措施来达到：
这种制备权利要求1所述锂离子二次电池隔膜的方法，其特殊之处在于：将聚酰亚胺(PI)的前驱体与溶剂混合反应成低聚物溶液，然后将该低聚物溶液成膜或纺丝后成多孔膜，并在＞200℃下转化成聚酰亚胺(PI)或含有聚酰亚胺(PI)成份的多孔膜。
本发明相比公知技术，具有如下积极效果：
1、过充性能：电流≥10C5(A)电压≥10V时，对锂离子二电池进行过充电，锂离子电池不燃烧、不爆炸。
2、加热性能：锂离子电池在＞150℃的温度下加热并保持2小时以上，锂离子电池不燃烧、不爆炸。
3、聚酰亚胺(PI)膜的制备不需要成孔物质，成膜时即为多孔膜的聚酰亚胺(PI)改性膜，因而，简化了工艺，节省了成本。
附图说明
图1是本发明的锂离子二次电池隔膜复合膜结构示意图。
图2是图1复合膜由聚酰亚胺(PI)膜或由孔隙率≥25％、孔径≥5纳米、熔融温度≥2000C构成的多孔膜、单层(PE)隔膜各自成膜后叠合的复合膜结构示意图。
图3是图1复合膜由夹设于两层普通隔膜之间的聚酰亚胺(PI)膜或由孔隙率≥25％、孔径≥5纳米、熔融温度≥200℃构成的多孔膜复合各自成膜后叠合的复合膜结构示意图。
图4是图1复合膜由夹设于两层聚酰亚胺(PI)膜或由孔隙率≥25％、孔径≥5纳米、熔融温度≥200℃构成的多孔膜之间的普通隔膜复合各自成膜后叠合的复合膜结构示意图。
图5是图1复合膜由聚酰亚胺(PI)膜或由孔隙率≥25％、孔径≥5纳米、熔融温度≥200℃构成的多孔膜与单层普通隔膜合成的聚合膜的结构示意图。
图6是图1复合膜由夹设于两层普通隔膜之间的聚酰亚胺(PI)膜或由孔隙率≥25％、孔径≥5纳米、熔融温度≥200℃构成的多孔膜复合而成的多层聚合物膜结构示意图。
图7是图1复合膜由夹设于两层聚酰亚胺(PI)膜或两层由孔隙率≥25％、孔径≥5纳米、熔融温度≥200℃构成的多孔膜之间的普通隔膜复合而成的多层聚合物膜结构示意图。
图8是图1复合膜的微孔示意图。
具体实施方式
本发明下面将结合附图和实施例作进一步详述：
请参阅图1所示，该锂离子二次电池隔膜复合膜的结构是：在锂离子电池极片1、极片2之间覆设由聚酰亚胺(PI)膜51或由孔隙率≥25％、孔径≥5纳米、熔融温度≥200℃构成的多孔膜51与普通隔膜52构成的复合层结构5。所述聚酰亚胺(PI)51是主链含有酰亚氨基团(-C-N-C-)的聚合物。
请参阅图2所示，所述复合膜结构5是由聚酰亚胺(PI)膜51或由孔隙率≥25％、孔径≥5纳米、熔融温度≥200℃构成的多孔膜51、单层普通隔膜52各自成膜后叠合的复合层结构。
请参阅图3所示，所述复合膜结构5是由夹设于两层普通隔膜52之间的聚酰亚胺(PI)膜51或由孔隙率≥25％、孔径≥5纳米、熔融温度≥200℃构成的多孔膜51、且各自成膜后叠合的复合层组成。
请参阅图4所示，所述复合膜结构5是由夹设于两层聚酰亚胺(PI)51膜或由孔隙率≥25％、孔径≥5纳米、熔融温度≥200℃构成的多孔膜51之间的普通隔膜52、且各自成膜后叠合的复合层组成。
请参阅图5所示，所述复合层结构5是由聚酰亚胺(PI)膜51或由孔隙率≥25％、孔径≥5纳米、熔融温度≥200℃构成的多孔膜51与单层普通隔膜52复合而成的多层聚合物膜结构。
请参阅图6所示，所述复合层结构5是由夹设于两层普通隔膜52之间的聚酰亚胺(PI)膜51或由孔隙率≥25％、孔径≥5纳米、熔融温度≥200℃构成的多孔膜51复合而成的多层聚合物膜结构。
请参阅图7所示，所述复合层结构5是由夹设于两层聚酰亚胺(PI)膜51或由孔隙率≥25％、孔径≥5纳米、熔融温度≥200℃构成的多孔膜51之间的普通隔膜52复合而成的多层聚合物膜结构。
请参阅图8所示，所述聚酰亚胺(PI)膜或由孔隙率≥25％、孔径≥5纳米、熔融温度≥200℃构成的多孔膜51设有若干5纳米～50微米的微孔，且空隙率大于25％。
制备方法：将聚酰亚胺(PI)51或由孔隙率≥25％、孔径≥5纳米、熔融温度≥200℃构成的多孔膜51的前驱体与溶剂混合反应成低聚物溶液，然后将该低聚物溶液成膜或纺丝后成多孔膜，并在＞200℃下转化成聚酰亚胺(PI)膜51或含有聚酰亚胺(PI)成份的多孔膜。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (14)
1、一种锂离子二次电池隔膜复合膜，包括锂离子电池的两个极片，其特征在于：所述锂离子电池两极片之间的锂离子电池隔膜是聚酰亚胺(PI)膜与普通隔膜的复合层结构。
2、根据权利要求1所述的锂离子二次电池隔膜复合膜，其特征在于：所述聚酰亚胺(PI)是主链含有酰亚氨基团(-C-N-C-)的聚合物。
3、根据权利要求1所述的锂离子二次电池隔膜复合膜，其特征在于：所述普通隔膜是PE膜、PP膜、PE膜与PP膜的一种或数种复合结构。
4、根据权利要求1所述的锂离子二次电池隔膜复合膜，其特征在于：所述复合膜结构由聚酰亚胺(PI)膜、普通隔膜各自成膜后叠合的复合层结构。
5、根据权利要求4所述的锂离子二次电池隔膜复合膜，其特征在于：所述复合膜结构由夹设于两层普通隔膜之间的聚酰亚胺(PI)膜、且各自成膜后叠合的复合层组成。
6、根据权利要求4所述的锂离子二次电池隔膜复合膜，其特征在于：所述复合膜结构由夹设于两层聚酰亚胺(PI)膜之间的普通隔膜、且各自成膜后叠合的复合层组成。
7、根据权利要求1所述的锂离子二次电池隔膜复合膜，其特征在于：所述复合层结构由聚酰亚胺(PI)膜与普通隔膜复合而成的多层聚合物膜结构。
8、根据权利要求1～7所述的锂离子二次电池隔膜复合膜，其特征在于：所述聚酰亚胺(PI)膜设有若干孔径≥5纳米的微孔，且空隙率大于25％。
9、一种锂离子二次电池隔膜复合膜，包括锂离子电池的两个极片，其特征在于：所述锂离子电池两极片之间的锂离子电池隔膜是孔隙率≥25％、孔径≥5纳米、熔融温度≥200℃的多孔膜与普通隔膜的复合层结构。
10、根据权利要求9所述的锂离子二次电池隔膜复合膜，其特征在于：所述普通隔膜是PE膜、PP膜、PE膜与PP膜的一种或数种复合结构。
11、根据权利要求9所述的锂离子二次电池隔膜复合膜，其特征在于：所述复合膜结构由孔隙率≥25％、孔径≥5纳米、熔融温度≥200℃的多孔膜、普通隔膜各自成膜后叠合的复合层结构。
12、根据权利要求11所述的锂离子二次电池隔膜复合膜，其特征在于：所述复合膜结构由夹设于两层普通隔膜之间的孔隙率≥25％、孔径≥5纳米、熔融温度≥200℃的多孔膜、且各自成膜后叠合的复合层组成。
13、根据权利要求11所述的锂离子二次电池隔膜复合膜，其特征在于：所述复合膜结构由夹设于两层分别由孔隙率≥25％、孔径≥5纳米、熔融温度≥200℃构成的多孔膜之间的普通隔膜、且各自成膜后叠合的复合层组成。
14、一种制备权利要求1所述锂离子二次电池隔膜的方法，其特征在于：将聚酰亚胺(PI)的前驱体与溶剂混合反应成低聚物溶液，然后将该低聚物溶液成膜或纺丝后成多孔膜，并在＞200℃下转化成聚酰亚胺(PI)或含有聚酰亚胺(PI)成份的多孔膜。
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