CN108550763A - 一种大容量锂离子电池隔膜保护机制及运行系统 - Google Patents

一种大容量锂离子电池隔膜保护机制及运行系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大容量锂离子电池隔膜保护机制及运行系统，属于锂离子电池技术领域，包括无纺布基材层、静电纺丝层，其特征在于，还包括隔膜浆料、有机隔膜基体、多孔涂层和静电纺丝层；所述静电纺丝层所用的聚合物为环保型的水溶性高分子，所述隔膜浆料包括绝缘填料和隔膜聚合物；将所述隔膜浆料涂布到有机隔膜基体上，以得到隔膜膜片；所述隔膜聚合物采用聚偏氟乙烯‑六氟丙烯的共聚物；所述绝缘填料为纳米二氧化铝；所述隔膜浆料还包括增塑剂。本发明有益效果为：隔膜具有很强的机械性能和很高的孔隙率；另外，该方法制备的锂离子电池隔膜不但具有遮断保护功能，而且当温度进一步升高时并不会发生熔融状况，具有很高的安全性能。

Description

一种大容量锂离子电池隔膜保护机制及运行系统
技术领域
本发明公开了一种大容量锂离子电池隔膜保护机制及运行系统，属于锂离子电池领域。
背景技术
隔膜是锂离子电池中非常重要的组成部分，对锂电池的成本以及安全性能等有着非常影响，隔膜应该是一种良好的电子绝缘体和离子的导体，在保证正负极不发生短路的情况下，同时能让锂离子容易通过，因此，研究隔膜材料对提高锂离子电池的综合性能具有重要的意义。
目前，锂离子电池隔膜主要有聚乙烯单层膜、聚丙烯单层膜组成，这些隔膜使得电池具有很好的自我保护功能，然而，当电池进一步升温时，隔膜也会发生熔融，使得电池发生大面积内部短路，引起电池着火、爆炸等严重安全问题。
无纺布纳米纤维复合型隔膜呈现三维立体孔结构，能有效防止锂枝晶短路，但是无纺布孔径大都在微米级别，且孔径均匀性较差，无法直接用作在锂电池隔膜，为了改善电池隔膜的性能，需在隔膜中添加其它有效成分来增加隔膜性能。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供了一种大容量锂离子电池隔膜保护机制及运行系统，本发明的技术方案如下：
一种大容量锂离子电池隔膜保护机制,包括无纺布基材层、静电纺丝层，其中，还包括隔膜浆料、有机隔膜基体和多孔涂层；所述隔膜的黏贴顺序以此为无纺布基材层、隔膜浆料、有机隔膜基体和多孔涂层和静电纺丝层。
所述静电纺丝层所用的聚合物为环保型的水溶性高分子，所述隔膜浆料包括绝缘填料和隔膜聚合物；将所述隔膜浆料涂布到有机隔膜基体上，以得到隔膜膜片。
所述隔膜聚合物采用聚偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物。
所述绝缘填料为纳米二氧化铝。
所述隔膜浆料还包括增塑剂。
优选的，上述有机隔膜基体包括聚丙烯单层膜、聚乙烯单层膜。
优选的，上述多孔涂层是由改性碳纳米管和粘合剂聚合物混合组成的表面接枝。
优选的，上述多孔涂层厚度为11-15μm，多孔涂层中，改性碳纳米管与粘合剂聚合物的质量比为3：10～7:10。
优选的，上述静电纺丝层通过纺丝得到，单层厚度范围为13-20μm，静电纺丝纤维直径范围为1400-2000nm。
优选的，上述环保型的水溶性高分子，包括天然水溶性高分子和化学改性水溶性高分子。
优选的，上述无纺布基材层的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、芳砜纶和纤维素中的一种或几种。
本发明的锂离子电池隔膜保护机制的运行系统，具体运行步骤如下：
（1）将两个隔膜保护机制分别贴合在正极片的表面；
（2）通过挤压热接的方式将隔膜膜片与正极片压合在一起，所述静电纺丝层压片一端；
（3）将压合有隔膜的正极片与负极片叠加粘合在一起，得到电池电芯。
本发明的隔膜保护机制可防止在电池组装过程中多孔涂层中无机颗粒的分离，从而提高了电池的稳定性。
多孔涂层具有高孔隙率、高气体透过率和高热收缩变形温度，具有出色的耐热性和尺寸稳定性，适合作为大容量锂离子电池的隔膜，且涂层能有效降低微孔膜的热收缩率，即使隔膜基层发生局部塌陷，表面涂层也能避免正负极之间的直接接触，从而起到防止电池短路、提高电池使用安全性的目的。
本发明与现有技术相比有益效果：隔膜具有很强的机械性能和很高的孔隙率；另外，该方法制备的锂离子电池隔膜不但具有遮断保护功能，而且当温度进一步升高时并不会发生熔融状况，具有很高的安全性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。
实施例1
一种大容量锂离子电池隔膜保护机制,包括无纺布基材层、隔膜浆料包括绝缘填料和隔膜聚合物；将隔膜浆料涂布到有机隔膜基体上，以得到隔膜膜片；隔膜聚合物采用聚偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物；绝缘填料为纳米二氧化铝；隔膜浆料还包括增塑剂；有机隔膜基体和多孔涂层；隔膜的黏贴顺序以此为无纺布基材层、隔膜浆料、有机隔膜基体和多孔涂层和静电纺丝层。
静电纺丝层所用的聚合物为环保型的水溶性高分子，隔膜浆料包括绝缘填料和隔膜聚合物；将隔膜浆料涂布到有机隔膜基体上，以得到隔膜膜片；隔膜聚合物采用聚偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物；绝缘填料为纳米二氧化铝；有机隔膜基体包括聚丙烯单层膜、聚乙烯单层膜；多孔涂层是由改性碳纳米管和粘合剂聚合物混合组成的表面接枝；多孔涂层厚度为13μm，多孔涂层中，改性碳纳米管与粘合剂聚合物的质量比为1：2；静电纺丝层通过纺丝得到，单层厚度范围为17μm，静电纺丝纤维直径范围为1750nm；环保型的水溶性高分子，包括天然水溶性高分子和化学改性水溶性高分子；无纺布基材层的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、芳砜纶和纤维素。
本实施例的锂离子电池隔膜保护机制的运行系统，具体运行步骤如下：
（1）将两个隔膜保护机制分别贴合在正极片的表面；
（2）通过挤压热接的方式将隔膜膜片与正极片压合在一起，所述静电纺丝层压片一端；
（3）将压合有隔膜的正极片与负极片叠加粘合在一起，得到电池电芯。
实施例2
一种大容量锂离子电池隔膜保护机制,包括无纺布基材层、静电纺丝层，其中，还包括隔膜浆料、有机隔膜基体和多孔涂层；隔膜的黏贴顺序以此为无纺布基材层、隔膜浆料、有机隔膜基体和多孔涂层和静电纺丝层。
静电纺丝层所用的聚合物为环保型的水溶性高分子，隔膜浆料包括绝缘填料和隔膜聚合物；将隔膜浆料涂布到有机隔膜基体上，以得到隔膜膜片；隔膜聚合物采用聚偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物；绝缘填料为纳米二氧化铝；隔膜浆料还包括增塑剂；有机隔膜基体包括聚丙烯单层膜、聚乙烯单层膜；多孔涂层是由改性碳纳米管和粘合剂聚合物混合组成的表面接枝；多孔涂层厚度为11μm，多孔涂层中，改性碳纳米管与粘合剂聚合物的质量比为3：10；静电纺丝层通过纺丝得到，单层厚度范围为20μm，静电纺丝纤维直径范围为2000nm；环保型的水溶性高分子，包括天然水溶性高分子和化学改性水溶性高分子；无纺布基材层的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯PET。
本实施例的锂离子电池隔膜保护机制的运行系统，具体运行步骤如下：
（1）将两个隔膜保护机制分别贴合在正极片的表面；
（2）通过挤压热接的方式将隔膜膜片与正极片压合在一起，所述静电纺丝层压片一端；
（3）将压合有隔膜的正极片与负极片叠加粘合在一起，得到电池电芯。
实施例3
一种大容量锂离子电池隔膜保护机制,包括无纺布基材层、静电纺丝层，其中，还包括隔膜浆料、有机隔膜基体和多孔涂层；隔膜的黏贴顺序以此为无纺布基材层、隔膜浆料、有机隔膜基体和多孔涂层和静电纺丝层。
静电纺丝层所用的聚合物为环保型的水溶性高分子，隔膜浆料包括绝缘填料和隔膜聚合物；将隔膜浆料涂布到有机隔膜基体上，以得到隔膜膜片；隔膜聚合物采用聚偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物；绝缘填料为纳米二氧化铝；隔膜浆料还包括增塑剂；有机隔膜基体包括聚丙烯单层膜、聚乙烯单层膜；多孔涂层是由改性碳纳米管和粘合剂聚合物混合组成的表面接枝；多孔涂层厚度为15μm，多孔涂层中，改性碳纳米管与粘合剂聚合物的质量比为7：10；静电纺丝层通过纺丝得到，单层厚度范围为13μm，静电纺丝纤维直径范围为1400nm；环保型的水溶性高分子，包括天然水溶性高分子和化学改性水溶性高分子；无纺布基材层的材质为芳砜纶。
本实施例的锂离子电池隔膜保护机制的运行系统，具体运行步骤如下：
（1）将两个隔膜保护机制分别贴合在正极片的表面；
（2）通过挤压热接的方式将隔膜膜片与正极片压合在一起，所述静电纺丝层压片一端；
（3）将压合有隔膜的正极片与负极片叠加粘合在一起，得到电池电芯。
实施例4
一种大容量锂离子电池隔膜保护机制,包括无纺布基材层、静电纺丝层，其中，还包括隔膜浆料、有机隔膜基体和多孔涂层；隔膜的黏贴顺序以此为无纺布基材层、隔膜浆料、有机隔膜基体和多孔℃涂层和静电纺丝层。
静电纺丝层所用的聚合物为环保型的水溶性高分子，隔膜浆料包括绝缘填料和隔膜聚合物；将所述隔膜浆料涂布到有机隔膜基体上，以得到隔膜膜片；隔膜聚合物采用聚偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物；绝缘填料为纳米二氧化铝；隔膜浆料还包括增塑剂；有机隔膜基体包括聚丙烯单层膜、聚乙烯单层膜；多孔涂层是由改性碳纳米管和粘合剂聚合物混合组成的表面接枝；多孔涂层厚度为13μm，多孔涂层中，改性碳纳米管与粘合剂聚合物的质量比为3：5；静电纺丝层通过纺丝得到，单层厚度范围为18μm，静电纺丝纤维直径范围为1600nm；环保型的水溶性高分子，包括天然水溶性高分子和化学改性水溶性高分子；无纺布基材层的材质为纤维素。
本实施例的锂离子电池隔膜保护机制的运行系统，具体运行步骤如下：
（1）将两个隔膜保护机制分别贴合在正极片的表面；
（2）通过挤压热接
的方式将隔膜膜片与正极片压合在一起，所述静电纺丝层压片一端；
（3）将压合有隔膜的正极片与负极片叠加粘合在一起，得到电池电芯。
实施例5
普通的隔膜，由聚乙烯单层膜、聚丙烯单层膜制得。
表1实施例5与实施例1-4对比的性能测试结果
由表1可以看出，改性后形成的多孔复合涂层聚丙烯微孔膜的厚度比普通隔膜高，孔隙率降低，透气率值升上升，闭孔温度基本不变，在MD方向的热收缩率降低；在基本保持原有闭孔温度的情况下，隔膜的耐热收缩性能得到了大幅度提高。
但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制；本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种大容量锂离子电池隔膜保护机制,包括无纺布基材层、静电纺丝层，其特征在于，还包括隔膜浆料、有机隔膜基体和多孔涂层；所述隔膜的黏贴顺序以此为无纺布基材层、隔膜浆料、有机隔膜基体和多孔涂层和静电纺丝层；
所述静电纺丝层所用的聚合物为环保型的水溶性高分子，所述隔膜浆料包括绝缘填料和隔膜聚合物；将所述隔膜浆料涂布到有机隔膜基体上，以得到隔膜膜片；
所述隔膜聚合物采用聚偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物；
所述绝缘填料为纳米二氧化铝；
所述隔膜浆料还包括增塑剂。
2.根据权利要求1所述的一种大容量锂离子电池隔膜保护机制，其特征在于，所述有机隔膜基体包括聚丙烯单层膜、聚乙烯单层膜。
3.根据权利要求1所述的一种大容量锂离子电池隔膜保护机制，其特征在于，所述多孔涂层是由改性碳纳米管和粘合剂聚合物混合组成的表面接枝。
4.根据权利要求3所述的一种大容量锂离子电池隔膜保护机制，其特征在于，所述多孔涂层厚度为11-15μm，多孔涂层中，改性碳纳米管与粘合剂聚合物的质量比为3：10～7:10。
5.根据权利要求1所述的一种大容量锂离子电池隔膜保护机制，其特征在于，所述静电纺丝层通过纺丝得到，单层厚度范围为13-20μm，静电纺丝纤维直径范围为1400-2000nm。
6.根据权利要求1所述的一种大容量锂离子电池隔膜保护机制，其特征在于，所述环保型的水溶性高分子，包括天然水溶性高分子和化学改性水溶性高分子。
7.根据权利要求1所述的一种大容量锂离子电池隔膜保护机制，其特征在于，所述无纺布基材层的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、芳砜纶和纤维素中的一种或几种。
8.一种大容量锂离子电池隔膜保护机制的运行系统，具体运行步骤如下：
（1）将两个隔膜保护机制分别贴合在正极片的表面；
（2）通过挤压热接的方式将隔膜膜片与正极片压合在一起，所述静电纺丝层压片一端；
（3）将压合有隔膜的正极片与负极片叠加粘合在一起，得到电池电芯。
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