CN106876635B - 一种新能源汽车锂离子电池增强隔膜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新能源汽车锂离子电池增强隔膜，属于新能源车领域，旨在解决锂电池安全系数不高的问题，包括微孔膜层（1）和位于微孔膜层两面的增强层（2），所述的增强层（2）由熔点高于170℃的树脂制成，所述的微孔膜层和增强层之间为固定连接。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车领域，具体来讲是一种锂离子电池增强隔膜。
背景技术
在新能源汽车的快速发展之下，锂电池由于其优异的性能逐渐在新能源汽车中逐步应用。
锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜材质是不导电的，其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。电池的种类不同，采用的隔膜也不同。对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。
而作为隔膜性能的一个重要指标就是器闭孔温度和破膜温度，在电池温度达到一定值时，膜融化、孔关闭，保护电池，当达到较高值时，膜会破裂，这时候电池有较大的危险，所以需要一个闭孔温度较低、破膜温度较高的锂离子电视膜。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种新能源汽车锂离子电池增强隔膜，所公开的增强隔膜，相对于现有的技术，具有较低的闭孔温度和较高的破膜温度，能够有效的提高电池的安全性能，提高新能源汽车的安全性。
所公开的具体电池增强隔膜包括微孔膜层和位于微孔膜层两面的增强层，所述的增强层由熔点高于170℃的树脂制成，所述的微孔膜层和增强层之间为固定连接，相互之间的连接方式为复合固定连接，采用的技术是常规的技术，也可以采用一些其他的方法，其目的是为了固定两层膜，提高相互之间的连接性能，在具体的一个实施例中，可以通过粘接剂使其固定连接，首先将粘接剂涂抹于增强膜上，将在涂抹有粘接剂的增强膜层和微孔膜层粘接，之后再进行热处理，粘接剂采用环氧树脂、聚丙烯氰等。
其中，本发明所述的隔膜的闭孔温度为131℃以下，隔膜的破膜温度至少为170℃。
隔膜的空隙率将有效的提高离子通过率，所述的微孔膜层的孔隙率为32％-40％之间，增强层的孔隙率为35％-45％，其中，增强层的孔隙率大于微孔膜层的孔隙率，且至少高2个百分点，如微孔膜层的孔隙率可以为32％，他增强膜的空隙率为34％或者以上，实验人员发现，增强层的孔隙率大于微孔膜层的孔隙率至少两个百分点，可以在不降低增强膜骨架作用的前提下，能够尽可能大的保证离子通过率。
作为改进，所述的微孔膜层为PP/PP膜、PP/PE、PE/PE膜的一种，为了兼具闭孔温度和破膜温度，采用PP/PE/PP膜的方式，即采用一膜三层的方式，其中的PP膜的熔融温度大于PE膜，所以设置在增强层和PE膜层之间。
在本发明中，所述的增强层为树脂材料增强层，当然也可以采用其他增强层，如含有无机粒子(如二氧化硅、碳化硅等)的耐热增强层，所述的树脂材料为氨基树脂、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚甲醛的一种，在具体的实施例中，优选氨基树脂。
其中，所述的树脂材料包括以下重复单元结构：
其中，所述的重复单元由相应的吡啶2-甲酰胺单体和甲醛反应，生成相应的羟甲基吡啶，之后再进行进一步的缩合反应，制得树脂。
其中在吡啶环上的一个邻位、两个间位、一个对位上至少一个位置上为一个为卤，其他为氢，所述的卤元素可以为氟、氯，在具体的实施例中，对位上为氯，其他为氢，所使用的单体原料为4-氯吡啶-2-甲酰胺，也可以为4-氯-N-甲基吡啶-2-甲酰胺，也可以为3,5-二氟吡啶-2-甲酰胺，即在两个间位上含由氟原子，其他为氢。
本发明公开的隔膜的微孔膜层厚度为20μm-50μm，优选30-40μm之间；单个增强层厚度为10μm-30μm，优选15-25μm之间。
其中增强膜树脂的制备方法可以采用如下：
步骤1：按照配方将甲醛水溶液加入到反应釜当中，加入稀释剂，调节PH至中性，升值至60摄氏度，加入相应的吡啶甲酰胺的单体，继续升温至80摄氏度，这时候可以停止加入，反应物会自动升温，将其温度保持在100-120摄氏度之间即可，测定水溶液的水数，以1:3份水，呈现牛乳液状为反应重点，用三乙醇胺和水将溶液PH调整到10或者9-11即可，搅拌。
步骤2：将上述的树脂溶液加入到预热至70℃以上的捏合机中，加入一定量的草酸水溶液、硬脂酸锌，捏合80分钟左右，用吸风管使水散发。冷却、干燥，直至含水量在3％以下为止。
步骤3：制膜。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明公开的锂离子电池隔膜在采用增强层作为骨架膜的方式，在保证低的闭孔温度的情况下，增大了隔膜的破裂温度，提高了电池的安全性能。
附图说明
图1是本发明公开的增强隔膜的截面图；
1-微孔膜层，2-增强层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
其中原料均可以从市场购得，4-氯吡啶-2-甲酰胺生产公司：湖北恒绿源科技有限公司；3,5-二氟吡啶-2-甲酰胺从昊睿化学(上海)有限公司生产，甲醛普通的甲醛即可。
具体实施例1：本实施例公开了一种新能源汽车锂离子电池增强隔膜，包括微孔膜层1和位于微孔膜层两面的增强层2，所述的增强层2由熔点高于170℃的树脂制成，所述的微孔膜层和增强层之间为固定连接。
所述的微孔膜层的孔隙率为32％，增强层的孔隙率为35％，
所述的微孔膜层为PP/PP膜。
所述的增强层为树脂材料增强层，所述的树脂材料为氨基树脂，树脂材料包括以下重复单元结构：
微孔膜层1厚度为20μm，单个增强层2厚度为10μm。
经检测，闭孔温度为130℃，破膜温度为171℃。
具体实施例2：本实施例公开了一种新能源汽车锂离子电池增强隔膜，包括微孔膜层1和位于微孔膜层两面的增强层2，所述的增强层2由熔点高于170℃的树脂制成，所述的微孔膜层和增强层之间为固定连接。
所述的微孔膜层的孔隙率为40％，增强层的孔隙率为45％，
所述的微孔膜层为PP/PE/PP膜。
所述的增强层为树脂材料增强层，所述的树脂材料包括以下重复单元结构：
微孔膜层1厚度为50μm，单个增强层2厚度为30μm。
经检测，闭孔温度为125℃，破膜温度为173℃。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种新能源汽车锂离子电池增强隔膜，其特征在于，包括微孔膜层(1)和位于微孔膜层两面的增强层(2)，所述的增强层(2)由熔点高于170℃的树脂制成，所述的微孔膜层和增强层之间为固定连接，树脂材料包括以下重复单元结构：
增强层树脂的制备方法如下：
步骤1：按照配方将甲醛水溶液加入到反应釜当中，加入稀释剂，调节pH至中性，升值至60摄氏度，加入相应的吡啶甲酰胺的单体，继续升温至80摄氏度，这时候停止加入，反应物会自动升温，将其温度保持在100-120摄氏度之间即可，测定水溶液的水数，以1:3份水，呈现牛乳液状为反应重点，用三乙醇胺和水将溶液pH调整到9-11即可，搅拌得到树脂溶液；
步骤2：将上述的树脂溶液加入到预热至70℃以上的捏合机中，加入一定量的草酸水溶液、硬脂酸锌，捏合80分钟，用吸风管使水散发；
冷却、干燥，直至含水量在3％以下为止；
步骤3：制膜。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车锂离子电池增强隔膜，其特征在于，所述的隔膜的闭孔温度为131℃以下。
3.根据权利要求1所述的新能源汽车锂离子电池增强隔膜，其特征在于，所述的隔膜的破膜温度至少为170℃。
4.根据权利要求1-3任一项所述的新能源汽车锂离子电池增强隔膜，其特征在于，所述的微孔膜层的孔隙率为32％-40％之间，增强层的孔隙率为35％-45％，其中，增强层的孔隙率大于微孔膜层的孔隙率，且至少高2个百分点。
5.根据权利要求4所述的新能源汽车锂离子电池增强隔膜，其特征在于，所述的微孔膜层为PP/PP膜、PP/PE、PE/PE膜的一种。
6.根据权利要求5所述的新能源汽车锂离子电池增强隔膜，其特征在于，微孔膜层(1)厚度为20μm-50μm，单个增强层(2)厚度为10μm-30μm。
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