CN102427119A - 一种在锂离子电池隔膜上连续镀膜的方法 - Google Patents

一种在锂离子电池隔膜上连续镀膜的方法 Download PDF

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夏保佳
谢晓华
娄豫皖
张建
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Abstract

本发明提供一种在锂离子电池隔膜上连续镀膜的方法。其特征在于借助于由卷绕镀膜机实现的将整卷的锂离子电池隔膜放入卷绕镀膜机的卷绕机构上，将合适的磁控溅射阴极靶放入镀膜室，根据镀膜工艺调节好卷绕速度、溅射功率等参数。镀膜室抽真空，开机进行溅射镀膜，同时连续监测，以便进行调节，保证工艺稳定，得到经过镀膜的隔膜。所得隔膜具有较好的热稳定性，可大幅提高锂离子电池在过充、过放以及滥用条件下的安全性。

Description

一种在锂离子电池隔膜上连续镀膜的方法
技术领域
本发明涉及一种在锂离子电池隔膜上连读镀膜的方法。属于锂离子电池制造技术领域
背景技术
锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长、环境污染小、无记忆效应等优点，在小型便携式电子产品中得到了广泛应用，随着锂离子电池技术的日益成熟，其应用领域正在逐渐扩大到电动车用电源、航空航天电源、储能等更广泛的领域。然而，近年来用于手机、数码相机和笔记本电脑中的锂离子电池爆炸伤人事件已经屡见不鲜，锂离子电池的安全问题引起人们广泛的关注。目前报道的锂离子电池安全问题集中发生在用于数码产品上的小型锂离子电池，与之相比，笔记本电脑电池由于容量更高，出现问题的几率也相对较高；而用于交通工具上大型的动力电池或电池组，其安全问题更为突出，安全问题已成为制约锂离子电池向大型化、高能化方向发展的瓶颈。
隔膜是锂离子电池的重要组成部分之一，起着防止正/负极发生短路和提供锂离子传输通道的作用，其性能直接影响了锂离子电池的内阻、电化学性能和安全性能。因此，对隔膜进行改性来提高锂离子电池安全性能的研究日益受到关注。例如201010246967.X中提到采用喷涂、刮浆涂敷或拉浆涂敷的方式在隔膜基体上进行有机涂层液和有机无机混合涂层液的涂敷。虽然可以对隔膜的性能有一定的改善作用，但是其工艺过程比较复杂，一次只能对一定尺寸的隔膜进行改性，大大增加了锂离子电池的制造成本，无法满足现阶段锂离子电池的产业化要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种通过卷绕镀膜机对锂离子电池隔膜连续镀膜的方法。采用本发明提供的方法可一次性在整卷隔膜上实现连续镀膜，工艺简单，操作方便。
本发明的技术方案是采用磁控溅射的方法，通过卷绕镀膜机实现在隔膜基体上连续薄膜。
镀膜靶材材料为高温稳定的金属或金属氧化物，如Al、Si、Al2O3、SiO2、ZrO2、SiC、MgO、CaO和CaF2中的一种或几种。
镀膜过程包括以下步骤：
(1)将整卷锂离子电池用隔膜安装在卷绕镀膜机中的卷绕机构上；
(2)将磁控溅射阴极靶材放入镀膜室中；
(3)根据镀膜工艺调节好卷绕速度、张力、溅射功率等；
(4)镀膜室抽真空，开机进行溅射镀膜，同时连续监测，以便进行调节，保证工艺稳定。
(5)关机，从卷绕机构上取下隔膜，得到经过镀膜的隔膜。
本发明的有益效果是镀膜层致密、均匀、纯度高，膜厚可控性和重复性好，膜层与隔膜的附着力强。镀膜后隔膜的热稳定性大幅提高，改善了锂离子电池在过充、过放以及滥用条件下的安全性能，同时具有较好的循环性能及更长的使用寿命。通过卷绕镀膜机实现连续对隔膜表面进行镀膜，适用于规模化的工业生产。
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，下面实施方式对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
选用锂离子电池生产用隔膜，厚度为20um，将整卷隔膜放在卷绕镀膜机的卷绕机构上，将Al2O3靶安装在卷绕镀膜机的镀膜室内，调节工艺参数，开始在隔膜上连续镀膜。本实施例中，卷绕速度为0.5m/min，溅射功率为300W。
将上述得到的隔膜与正负极片按锂离子电池18650卷绕工艺进行卷绕，将卷绕后的合格电芯经入壳、底焊、滚槽、焊盖帽、真空烘烤、注液、封口后得到18650电池。
将得到的18650电池经化成后，进行电化学性能和安全性能测试。
对比例1
选用同型号的隔膜与正负极片按锂离子电池18650卷绕工艺进行卷绕，将卷绕后的合格电芯经入壳、底焊、滚槽、焊盖帽、真空烘烤、注液、封口后得到18650电池。
将得到的18650电池经化成后，进行电化学性能和安全性能测试。
实施例2
选用锂离子电池生产用隔膜，厚度为20um，将整卷隔膜放在卷绕镀膜机的卷绕机构上，将SiO2靶安装在卷绕镀膜机的镀膜室内，设置工艺参数，开始在隔膜上连续镀膜。在本实施例中，卷绕速度为1m/min，溅射功率为400W。
将上述得到的隔膜与正负极片按锂离子电池18650卷绕工艺进行卷绕，将卷绕后的合格电芯经入壳、底焊、滚槽、焊盖帽、真空烘烤、注液、封口后得到18650电池。
将得到的18650电池经化成后，进行电化学性能和安全性能测试。
Figure BDA0000115513060000031
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，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种在锂离子电池隔膜上连续镀膜的方法，其特征在于：所述的方法是首先将整卷锂离子电池团的隔膜安装在卷绕镀膜机中的卷绕机构上，然后通过真空磁控溅射卷绕镀膜的方法，根据镀膜工艺要求调整卷绕速度、张力和溅射功率参数，在整卷的隔膜基体上进行连续镀膜；溅射靶材为高温稳定的金属或金属氧化物。
2.按权利要求书1所述的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将整卷锂离子电池用隔膜安装在卷绕镀膜机中的卷绕机构上；
(2)将磁控溅射阴极靶材放入镀膜室中；
(3)根据镀膜工艺调节好卷绕速度和溅射功率；
(4)镀膜室抽真空，开机进行溅射镀膜，同时连续监测，以便进行调节，保证工艺稳定；卷绕速度为0.5-1m/min，溅射功率为300-400W；
(5)关机，从卷绕机构上取下隔膜，得到经过镀膜的隔膜。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述的高温稳定的金属或金属氧化物包括Al、Si、Al2O3、SiO2、ZrO2、SiC、MgO、CaO、CaF中的一种或几种。
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