CN109037503A - 一种聚合物锂离子电池用碳复合膜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚合物锂离子电池用碳复合膜，自上而下由防电磁信号处理防水层、（第一粘结剂层）、碳层、（第一粘结剂层）热封层构成；所述碳层由碳纤维、石墨烯、碳纳米管、碳纳米角中的一种或多种制得，可以为一层，也可以为多层复合。碳层可通过粘结剂层与防电磁信号处理防水层、热封层复合在一起，也可直接与防电磁信号处理防水层、热封层复合在一起。本发明的碳复合膜强度高、延展性好、密度小、散热快、耐高温、耐疲劳性，非常适用于聚合物锂离子电池。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池材料领域，具体涉及一种聚合物锂离子电池用碳复合膜。
背景技术
锂离子电池作为高性能电池的代表，拥有许多优点，如工作电压高、比能量大、放电电压平稳、应用温度范围宽、环境污染轻、贮存和工作寿命长。聚合物锂离子电池比液态锂离子电池重量更轻、能量密度更高、更安全等优先，已经广泛地应用在电子产品、电动汽车等领域。因此，聚合物锂离子电池的包装膜受到了人们的广泛关注。
现在市面上使用的聚合物锂离子电池包装膜多为金属复合膜，如铝塑膜。铝塑膜拥有成型性、阻隔性等优先，但综合考虑其延展性、抗穿刺强度和刚性时，其厚度需要大于30μm，且铝箔在厚度小于0.2mm以下时，会不可避免的存在针孔，这限制了锂离子电池的能量密度，且影响其安全性。
发明内容
本发明提供了一种聚合物锂离子电池用碳复合膜，替代聚合物锂离子电池包装膜中的金属材料，可以在一定程度上提高锂离子电池的能量密度。
本发明采用以下技术方案：
一种聚合物锂离子电池用碳复合膜，所述碳复合膜自上而下由防电磁信号处理防水层、碳层和热封层构成。
进一步地，所述碳复合膜还包括第一粘结剂层，其位于防电磁信号处理防水层与碳层中间，第一粘结剂层为聚氨酯类粘结剂。
进一步地，所述碳复合膜还包括第二粘结剂层，其位于碳层与热封层中间，第二粘结剂层为聚氨酯类粘结剂。
进一步地，所述防电磁信号处理防水层为附有防电磁信号金属层的热固性树脂、防电磁信号金属/热固性树脂复合材料中的一种，所述防电磁信号金属可以为铜、镍和银中的一种。
进一步地，所述附有防电磁信号金属层的热固性树脂是直接在热固性树脂上通过物理气相沉积方法镀制金属薄膜制得的，防电磁信号金属层的厚度为0-20μm，优选为0-5μm；所述防电磁信号金属/热固性树脂复合材料是将纳米金属颗粒掺杂在热固性树脂中制得的，防电磁信号金属占复合材料总质量的5-30%，优选为10-20%。
进一步地，所述碳层由由碳纤维、石墨烯、碳纳米管、碳纳米角中的一种或多种制得，所述碳层可以为一层，也可以为多层复合。
进一步地，所述热封层为热塑性树脂。
一种聚合物锂离子电池用碳复合膜自上而下由防电磁信号处理防水层、第一粘结剂层、碳层、第二粘结剂层和热封层构成，其可通过干法制得，所述干法是以碳层为基材，在碳层上下表面分别涂覆第一粘结剂层和第二粘结剂层，再与防电磁信号处理防水层、热封层贴合，在50-60℃温度下熟化后制得聚合物锂离子电池用碳复合膜。
一种聚合物锂离子电池用碳复合膜自上而下由防电磁信号处理防水层、碳层和热封层构成，其可通过热复合法制得，所述热复合法是将碳层分别与防电磁信号处理防水层、热封层贴合，在120-200℃温度条件下进行复合制得聚合物锂离子电池用碳复合膜。
一种聚合物锂离子电池用碳复合膜自上而下由防电磁信号处理防水层、第一粘结剂层、碳层和热封层构成，其可通过干法/热复合法制得，所述干法/热复合法是先在120-200℃温度条件下将碳层和热封层复合在一起，再将第一粘结剂层涂覆在碳层的上表面，与防电磁信号处理防水层贴合，在50-60℃温度下熟化后制得聚合物锂离子电池用碳复合膜。
本发明的有益效果：本发明中，碳纤维、石墨烯、碳纳米管和碳纳米角材料拥有强度高、延展性好、密度小、散热快、耐高温、耐疲劳性好等优点，将其作为碳层替代传统铝塑膜或金属复合膜中的金属层，能够使得聚合物锂离子电池用碳复合膜在保证强度、散热的情况下，拥有更大的冲坑深度、更小的重量；同时碳层不同于金属层，表面光洁度高，能够与防电磁信号处理防水层、热封层更牢固地结合在一起，在一定程度上提高锂离子电池的能量密度与安全性；不仅如此，碳层本身拥有吸波性能，拥有防电磁辐射的能力。此外，防电磁信号处理防水层，在防水层的基础上作了防电磁信号处理，更能够隔断电芯形成的电磁。
附图说明
图1是本发明包含第一粘结剂层和第二粘结剂层的结构示意图。
图中：1-防电磁信号处理防水层，2-第一粘结剂层，3-碳层，4-第二粘结剂层，5-热封层。
具体实施方式：
实施例1
一种聚合物锂离子电池用碳复合膜，自下而上由防电磁信号处理防水层、第一粘结剂层、碳层、第二粘结剂层和热封层构成。
本实施例中，防电磁信号处理防水层为附有防电磁信号金属层的热固性树脂，厚度为28μm，其中防电磁信号金属为铜，金属层厚度为3μm。
本实施例中，第一粘结剂层为聚氨酯类粘结剂，厚度为5μm。
本实施例中，碳层为碳纤维织布，厚度为30μm。
本实施例中，第二粘结层为聚氨酯类粘结剂，厚度为5μm。
本实施例中，热封层为聚丙烯树脂层，厚度为40μm。
将碳纤维织布作为基材，在碳纤维织布上下表面分别涂覆聚氨酯类粘结剂，再与附有防电磁信号金属层的热固性树脂、聚丙烯树脂层贴合，在60℃温度下熟化后制得聚合物锂离子电池用碳复合膜。
实施例2
一种聚合物锂离子电池用碳复合膜，自下而上由防电磁信号金属/热固性树脂复合材料层、碳层和热封层构成。
本实施例中，防电磁信号金属/热固性树脂复合材料层为纳米防电磁信号金属/耐热性树脂复合材料制备的膜状材料，其中纳米防电磁信号金属为纳米银，纳米银占复合材料总质量的10%，该层厚度为20μm。
本实施例中，第一粘结剂层为聚氨酯类粘结剂，厚度为5μm。
本实施例中，碳层由碳纤维与石墨烯复合材料加工成型，其中碳纤维重量比例为80%，石墨烯重量比例为20%，厚度为25μm。
本实施例中，热封层为聚丙烯树脂层，厚度为30μm。
先在180℃条件下将碳层和聚丙烯树脂层复合在一起，再将聚氨酯类粘结剂涂覆在碳层的上表面，与纳米防电磁信号金属/耐热性树脂复合材料贴合，在55℃温度下熟化后制得聚合物锂离子电池用碳复合膜。
实施例3
一种聚合物锂离子电池用碳复合膜，自下而上由防电磁信号金属/热固性树脂复合材料层、第一粘结剂层、碳层、第二粘结剂层和热封层构成。
本实施例中，防电磁信号金属/热固性树脂复合材料层为纳米防电磁信号金属/耐热性树脂复合材料制备的膜状材料，其中纳米防电磁信号金属为纳米镍，纳米镍占复合材料总质量的20%，该层厚度为25μm。
本实施例中，第一粘结剂层为聚氨酯类粘结剂，厚度为5μm。
本实施例中，碳层分为两层，一层由碳纤维加工成膜，厚度为20μm，一层为碳纳米角加工成膜，厚度为5μm，碳纳米角膜靠近第二粘结剂层。
本实施例中，第二粘结剂层为聚氨酯类粘结剂，厚度为5μm。
本实施例中，热封层为聚丙烯树脂层，厚度为30μm。
将上述碳层作为基材，在碳层上下表面分别涂覆聚氨酯类粘结剂，再与防电磁信号金属/热固性树脂复合材料层为纳米防电磁信号金属/耐热性树脂复合材料、聚丙烯树脂层贴合，在50℃温度下熟化后制得聚合物锂离子电池用碳复合膜。
实施例1-3制得的碳复合膜与铝塑膜性能对比：
实施例1-3中的碳复合膜，在厚度与面密度上与铝塑膜相比有降低，冲坑强度与穿刺强度都有所增强，且在85℃条件下，用锂离子电池电解液浸泡实施例1-3制得的碳复合膜及铝塑膜24h，实施例1-3制得的碳复合膜未出现分层现象。
应理解，上述这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，应理解，在阅读了本发明所记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的范围。
Claims (7)
1.一种聚合物锂离子电池用碳复合膜，其特征在于：所述碳复合膜自上而下由防电磁信号处理防水层、碳层和热封层构成。
2.根据权利要求1所述的一种聚合物锂离子电池用碳复合膜，其特征在于：所述碳复合膜还包括第一粘结剂层，其位于防电磁信号处理防水层与碳层中间，所述第一粘结剂层为聚氨酯类粘结剂。
3.根据权利要求1所述的一种聚合物锂离子电池用碳复合膜，其特征在于：所述碳复合膜还包括第二粘结剂层，其位于碳层与热封层中间，所述第二粘结剂层为聚氨酯类粘结剂。
4.根据权利要求1所述的一种聚合物锂离子电池用碳复合膜，其特征在于：所述防电磁信号处理防水层为附有防电磁信号金属层的热固性树脂、防电磁信号金属/热固性树脂复合材料中的一种,所述防电磁信号金属包括铜、镍和银中的一种。
5.根据权利要求4所述的一种聚合物锂离子电池用碳复合膜，其特征在于：所述防电磁信号金属/热固性树脂复合材料中，防电磁信号金属占复合材料总质量的5-30%。
6.根据权利要求1所述的一种聚合物锂离子电池用碳复合膜，其特征在于：所述碳层由碳纤维、石墨烯、碳纳米管、碳纳米角中的一种或多种制得。
7.根据权利要求1所述的一种聚合物锂离子电池用碳复合膜，其特征在于：所述热封层为热塑性树脂。
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