CN102082250A - 一种新型锂离子电池隔膜的涂层结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型锂离子电池隔膜的涂层结构，包括有电池隔膜（1），所述电池隔膜（1）上涂覆有至少一层涂层（2）。本发明公开的一种新型锂离子电池隔膜的涂层结构，其具有的涂层结构为多层复合设计，针对电池的安全特性、电池极组结构的稳定性、电池倍率特性进行改进，使得锂离子电池不容易发生短路的安全隐患，可以提高锂离子电池的整体安全性，保证电池在各种性能测试中具有优良的安全性能，有利于提高锂离子电池的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。

Description

一种新型锂离子电池隔膜的涂层结构

技术领域

 本发明涉及电池制造技术领域，特别是涉及一种新型锂离子电池隔膜的涂层结构。

背景技术

目前，锂离子电池具有比能量高、循环使用次数多、存储时间长等优点，不仅在便携式电子设备上如移动电话、数码摄像机和手提电脑得到广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面。

随着锂离子电池在各种电器中不断应用和推广，其便携性、安全性问题越来越得到大家的重视。尤其是近年来，智能手机由于功能全面，对锂离子电池的容量和能量密度要求越来越高，同时，高容量动力型锂离子二次电池也成为了未来环保汽车的首选，各个国家相应制定了未来发展绿色能力的方针国策，对锂离子电池的安全要求越来越高。

一直以来锂离子电池的安全问题不断，小到蓝牙电池，大到笔记本电脑电池，这些都给未来更大规模的锂离子电池推广应用蒙上了一层阴影，而电池内发生短路则是在所有安全事故中最通用的原因。所以，近年来国际上为防止电池内发生短路安全隐患，在电池隔膜涂层、极片涂层、高安全电液等多个方面都做了大量的工作，为锂离子电池的安全性设计和生产起到了重要的推动作用。

但是，对于目前的锂离子电池隔膜，更多地只是适用于一定范围或是特定的工艺路线，同时，电池隔膜的涂层结构单一，无法保证电池使用的安全性和电池极组结构的稳定性，最终生产出来的锂离子电池仍然存在容易发生短路的安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种新型锂离子电池隔膜的涂层结构，其具有的涂层结构为多层复合设计，针对电池的安全特性、电池极组结构的稳定性、电池倍率特性进行改进，使得锂离子电池不容易发生短路的安全隐患，可以提高锂离子电池的整体安全性，保证电池在各种性能测试中具有优良的安全性能，有利于提高锂离子电池的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。

为此，本发明提供了一种新型锂离子电池隔膜的涂层结构，包括有电池隔膜1，所述电池隔膜1上涂覆有至少一层涂层2。

其中，所述电池隔膜1为多孔隔膜。

其中，所述电池隔膜1为利用干法或湿法所制备的多孔隔膜。

其中，每层所述涂层2为有机涂层、无机涂层、和有机无机混合涂层这三种涂层中任意的一种涂层。

其中，所述电池隔膜1上涂覆有多层涂层2，所述多层涂层2由有机涂层、无机涂层、和有机无机混合涂层这三种涂层中的一种或多种进行组合形成。

其中，所述电池隔膜1上表面和下表面上分别涂覆有一层涂层2。

其中，所述电池隔膜1上表面涂覆有两层涂层2。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种新型锂离子电池隔膜的涂层结构，其具有的涂层结构为多层复合设计，针对电池的安全特性、电池极组结构的稳定性、电池倍率特性进行改进，使得锂离子电池不容易发生短路的安全隐患，可以提高锂离子电池的整体安全性，保证电池在各种性能测试中具有优良的安全性能，有利于提高锂离子电池的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1为锂离子电池隔膜上涂有一层涂层时，所具有的一种实施结构的示意图；

图2为锂离子电池隔膜上涂有两层涂层时，所具有的第一种实施结构的示意图；

图3为锂离子电池隔膜上涂有两层涂层时，所具有的第二种实施结构的示意图；

图4为锂离子电池隔膜上涂有三层涂层时，所具有的第一种实施结构的示意图；

图5为锂离子电池隔膜上涂有三层涂层时，所具有的第二种实施结构的示意图；

图6为锂离子电池隔膜上涂有四层涂层时，所具有的第一种实施结构的示意图；

图7为锂离子电池隔膜上涂有四层涂层时，所具有的第二种实施结构的示意图；

图8为锂离子电池隔膜上涂有四层涂层时，所具有的第三种实施结构的示意图；

图9为锂离子电池隔膜上涂有五层涂层时，所具有的一种实施结构的示意图；

图10为锂离子电池隔膜上涂有五层涂层时，所具有的第一种实施结构的示意图；

图11为锂离子电池隔膜上涂有五层涂层时，所具有的第二种实施结构的示意图；

图中：1为电池隔膜，2为涂层，在本发明中，该涂层2可以是有机涂层、无机涂层、和有机无机混合涂层这三种涂层中任意的一种涂层。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参见图1至图11，本发明提供了一种新型锂离子电池隔膜的涂层结构，包括有电池隔膜1，所述电池隔膜1上涂覆有至少一层涂层2；

在本发明中，所述电池隔膜1为多孔隔膜，具体为利用干法或湿法等方法所制备的多孔隔膜。

对于本发明，以该多孔隔膜作为基体材质，通过分别利用有机涂层液、无机涂层液和有机无机混合涂层液，对隔膜基体进行单层、双层或者多层涂层液的涂覆，在烘干后，可以制备获得单层、双层或者多层复合涂层的电池隔膜。

在本发明中，所述电池隔膜1为利用化学氧化方法进行预处理过的隔膜，通过采用化学氧化方法，可以增强电池隔膜1表面亲油活性，提高隔膜基体表面的粗糙度，保证在涂层时表面有较合适的表面张力。

在本发明中，每层所述涂层2可以为有机涂层、无机涂层、和有机无机混合涂层这三种涂层中任意的一种涂层，当电池隔膜1上涂覆有多层涂层2时，所述多层涂层2可以根据用户的需要由有机涂层、无机涂层、和有机无机混合涂层这三种涂层中的一种或多种进行组合形成，例如在电池隔膜上具有两层涂层2时，可以两层均为有机涂层、无机涂层或者有机无机混合涂层；还可以为，一层为有机涂层，另外一层为无机涂层，或者一层为有机无机混合涂层，另外一层为无机涂层。所述涂层2不管是具有几层，只要是上述有机涂层、无机涂层、和有机无机混合涂层这三种涂层中的一种即可。

需要说明的是，在本发明中，有机涂层液涂覆在电池隔膜1上，经过烘干后即可获得带有有机涂层的电池隔膜1，无机涂层液涂覆在电池隔膜1上，经过烘干后即可获得带有无机涂层的电池隔膜1，而将有机无机混合涂层液涂覆在电池隔膜1上，经过烘干后即可获得带有有机无机混合涂层的电池隔膜1。

具体实现上，参见图1，所述电池隔膜1上表面涂覆有一层涂层2。

具体实现上，参见图2、所述电池隔膜1上表面涂覆有两层涂层2；参见图3，所述电池隔膜1上表面和下表面上分别涂覆有一层涂层2。

具体实现上，参见图4，所述电池隔膜1上表面涂覆有一层涂层2，所述电池隔膜1下表面涂覆有两层涂层2；参见图5，所述电池隔膜1下表面涂覆有三层涂层2。

具体实现上，参见图6，所述电池隔膜1上表面涂覆有一层涂层2，所述电池隔膜1下表面涂覆有三层涂层2；参见图7，所述电池隔膜1上表面涂覆有两层涂层2，所述电池隔膜1下表面涂覆有两层涂层2；参见图8，所述电池隔膜1下表面涂覆有四层涂层2。

具体实现上，参见图9，所述电池隔膜1上表面涂覆有两层涂层2，所述电池隔膜1下表面涂覆有三层涂层2。

具体实现上，参见图10，所述电池隔膜1上表面涂覆有三层涂层2，所述电池隔膜1下表面涂覆有三层涂层2。参见图11，所述电池隔膜1上表面涂覆有两层涂层2，述电池隔膜1下表面涂覆有四层涂层2。

需要说明的是，对于上述图2至图10，多个涂层2的材质可以根据用户的需要进行任意组合，可以为有机涂层、无机涂层、和有机无机混合涂层这三种涂层中任意的一种涂层。

下面对本发明提供的锂离子电池隔膜的涂层结构设计和制作进行说明：

1、为了制备单层涂层的电池隔膜，首先利用化学氧化方法对隔膜进行预处理，然后使用喷涂或刮涂方式，将有机涂层液或者有机无机混合涂层液直接涂覆在电池隔膜的一面，然后烘干，从而完成单层涂层电池隔膜的制作。

2、为了制备双层涂层的电池隔膜，先利用化学氧化方法对隔膜进行预处理，然后使用喷涂或刮涂方式，先将有机涂层液涂覆在电池隔膜的一面，然后烘干，接着再使用喷涂或刮涂的方式将有机无机混合涂层液涂在隔膜的另一面，然后烘干，即完成最后双层涂层电池隔膜的制作。

此外，还可以使用喷涂、刮涂或拉浆的方式，将有机涂层液分别涂在预处理过的隔膜的两面（即上表面和下表面），然后烘干，即完成最后双层涂层电池隔膜的制作。

另外，还可以使用喷涂或是刮或拉浆涂的方式，将有机无机混合涂层液分别涂在预处理过的隔膜的上表面和下表面，然后烘干，同样可以完成双层涂层电池隔膜的制作。

3、为了制备三层涂层的电池隔膜，首先利用化学氧化方法对隔膜进行预处理，然后使用喷涂、刮涂或拉浆的方式，将有机涂层液涂在隔膜的上表面和下表面，然后烘干，接着后再使用喷涂或刮涂的方式将有机无机混合涂层液涂在隔膜任何一面，再进行烘干，即完成三层涂层电池隔膜制作。

此外，还可以使用喷涂、刮涂或拉浆的方式，将有机无机混合涂层液涂在预处理过的隔膜的两面，然后烘干，接着再使用喷涂或刮涂的方式将有机涂层液涂在具有有机无机混合涂层液的隔膜任何一面，再进行烘干，即完成三层涂层电池隔膜的制作。

另外，还可以使用喷涂、刮涂的方式，将有机涂层液涂在隔膜的上表面，烘干，然后再把有机无机混合涂层液涂在隔膜的下表面，烘干，接着再把无有机无机混合涂层液涂在具有有机涂层液的隔膜表面，再进行烘干，即完成最后三层涂层电池隔膜的制作。

再者，还可以使用喷涂、刮涂的方式，将有机胶液涂在隔膜的上表面，进行烘干，然后再把有机无机混合涂层液涂在隔膜的下表面，烘干。再把有机涂层液涂在具有有机无机混合涂层液的隔膜表面，烘干，即完成三层涂层电池隔膜的制作。

4、为了制备四层涂层的电池隔膜，首先利用化学氧化方法对隔膜进行预处理，然后使用喷涂、接浆或刮涂方式，将有机涂层液涂在隔膜的两面，烘干，然后再用喷涂、接浆或是刮涂的方式将有机无机混合涂层液继续涂在具有有机涂层的隔膜两面，接着烘干，即完成四层涂层的电池隔膜制作。

此外，还可以使用喷涂、接浆或刮涂方式，将有机无机混合涂层液涂在隔膜的两面，烘干，然后再用喷涂、接浆或是刮涂的方式将有机涂层继续涂在具有有机无机混合涂层液的隔膜两面，烘干，即完成四层涂层的电池隔膜制作。

另外，还可以使用喷涂或刮涂方式，将有机无机混合涂层液涂在隔膜的一面，烘干，然后再用喷涂或刮涂的方式将有机涂层涂在隔膜的另一面，烘干，在具有有机涂层的隔膜表面，利用喷涂或是刮涂的方式再涂上一层有机无机混合液涂层，烘干，最后在具有有机无机混合涂层液的隔膜表面，用喷涂或是刮涂的方式，继续涂上一层有机涂层，烘干，即完成四层涂层的电池隔膜制作。

再者，还可以使用喷涂、接浆或刮涂方式，将有机涂层液涂在隔膜的两面，烘干，然后再用喷涂或刮涂的方式将有机无机混合涂层液涂在涂有有机涂层液的隔膜任何一面，烘干，再将具有有机无机混合涂层液的隔膜表面，使用喷涂或是刮涂的方式继续涂上有机涂层液，烘干，即完成四层涂层的电池隔膜制作。

5、为了制备五层涂层的电池隔膜，首先利用化学氧化方法对隔膜进行预处理，然后使用喷涂、接浆或刮涂方式，将有机涂层液涂在隔膜的两面，烘干，然后再用喷涂、接浆或是刮涂的方式将有机无机混合涂层液涂在具有有机涂层液的隔膜两面，烘干，再在具有有机无机混合涂层液的隔膜任何一面，再继续涂上有机涂层液，烘干，即完成五层涂层的电池隔膜制作。

此外，还可以使用喷涂或刮涂的方式，将有机涂层液涂在隔膜的任何一面，烘干，然后再用喷涂、接浆或是刮涂的方式将有机无机混合涂层液分别涂在隔膜的两面，烘干，最后再用喷涂、接浆或是刮涂的方式将有机涂层分别继续涂在隔膜的两面，烘干，即完成五层涂层的电池隔膜制作。 

6、为了制备六层涂层的电池隔膜，首先利用化学氧化方法对隔膜进行预处理，然后使用喷涂、接浆或刮涂方式，将有机涂层液涂在隔膜的两面，烘干，然后再用喷涂、接浆或是刮涂的方式将有机无机混合涂层液涂在具有有机涂层的隔膜两面，烘干，最后再在具有有机无机混合涂层液的隔膜两面，再分别涂上一层有机涂层液，烘干，即完成六层涂层的电池隔膜制作。 

运用本发明的电池隔膜涂层结构，最后获得的装配电池效果分析如下：

对于直接涂敷有机无机混合涂层液涂层的电池，在循环容量和厚度膨胀方面，均比外层涂有有机涂层的略差，主要是因为外层有机涂层有助于与电极发生一定粘结，起来稳固作用的原因，但是同时，有机和无机涂层越厚，表现出循环性能相对相差；同时，涂有有机涂层的电池，针刺平均温度要低于裸隔膜电池，涂有有机和无机混合涂层液的隔膜的电池，其平针刺平均温度要低于有机或没有涂层隔膜制作的电池，多层无机和有机隔膜的更有利于安全特性的提高；对于倍率性能，裸隔膜的倍率放电性能最好，其次是有机涂层的隔膜，最差的是无机和有机混合涂层的隔膜，同时，随着涂层的增多，倍率性能也相应变差，另外，内层涂有有机涂层再涂无机和有机涂层的隔膜的倍率性能，比直接涂无机涂层的隔膜倍率性能更好些。

对于不同配方的涂层液，对电池安全性能、循环性能及倍率性能的影响相同，配方范围内的涂层，涂层结构对电池性能的影响更大；同时涂层液的浓度越大，其倍率放电和循环性能相对较差，推测主要是由于涂敷不均匀造成的。

综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种新型锂离子电池隔膜的涂层结构，其具有的涂层结构为多层复合设计，针对电池的安全特性、电池极组结构的稳定性、电池倍率特性进行改进，使得锂离子电池不容易发生短路的安全隐患，可以提高锂离子电池的整体安全性，保证电池在各种性能测试中具有优良的安全性能，有利于提高锂离子电池的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种新型锂离子电池隔膜的涂层结构，其特征在于，包括有电池隔膜（1），所述电池隔膜（1）上涂覆有至少一层涂层（2）。

2.如权利要求1所述的涂层结构，其特征在于，所述电池隔膜（1）为多孔隔膜。

3.如权利要求2所述的涂层结构，其特征在于，所述电池隔膜（1）为利用干法或湿法所制备的多孔隔膜。

4.如权利要求1所述的涂层结构，其特征在于，每层所述涂层（2）为有机涂层、无机涂层、和有机无机混合涂层这三种涂层中任意的一种涂层。

5.如权利要求4所述的涂层结构，其特征在于，所述电池隔膜（1）上涂覆有多层涂层（2），所述多层涂层（2）由有机涂层、无机涂层、和有机无机混合涂层这三种涂层中的一种或多种进行组合形成。

6.如权利要求5所述的涂层结构，其特征在于，所述电池隔膜（1）上表面和下表面上分别涂覆有一层涂层（2）。

7.如权利要求5所述的涂层结构，其特征在于，所述电池隔膜（1）上表面涂覆有两层涂层（2）。

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