CN109193021B - 一种绝缘垫片及其制备方法和锂电池 - Google Patents
一种绝缘垫片及其制备方法和锂电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109193021B CN109193021B CN201811073152.9A CN201811073152A CN109193021B CN 109193021 B CN109193021 B CN 109193021B CN 201811073152 A CN201811073152 A CN 201811073152A CN 109193021 B CN109193021 B CN 109193021B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- insulating gasket
- base material
- electrolyte
- mixing
- insulating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
- H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明提供了一种绝缘垫片及其制备方法和锂电池。所述绝缘垫片主要由基料和分散在基料中的大孔材料组成。所述制备方法包括:将基料和大孔材料熔融混合,挤压成型后得到所述绝缘垫片。本发明提供的绝缘垫片的孔隙可以吸收并存储电解液,随着电芯循环后电解液的消耗,绝缘垫片内部电解液持续向电芯极组转移,可实现为电芯提供电解液,相当于增大了电芯的储液空间;本发明提供的绝缘垫片横向、纵向均可渗透电解液,这大大改善了电解液的渗透效果,提升了电芯对电解液的吸收均匀性。使用这种绝缘垫片的锂电池循环性能有很大的提升,使用寿命长。
Description
技术领域
本发明属于能源存储技术领域,涉及一种电池部件,具体涉及一种绝缘垫片及其制备方法和锂电池。
背景技术
电池是一种广泛使用的储能设备,其中锂电池尤为引人注目。锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世纪70年代时,M.S.Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。所以,锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展,现在锂电池已经成为了主流。
锂电池通常使用绝缘垫片将卷芯与壳或盖进行绝缘隔离,但根据电池装配时不阻挡极耳位置和注液时不能阻碍电解液吸收要求,绝缘垫片设计了极耳孔和电解液下液孔。然而,普通绝缘垫片存在阻碍电解液吸收的情况,导致卷芯吸收电解液不均匀部分区域欠润湿状态;这种欠润湿状态导致电池内部阻抗大、发热大、副反应严重、电解液消耗大,电池循环寿命缩短、一致性差。
CN106410278A公开了一种用于锂电池电解液的硫酰基改性无机物添加剂及改性方法。该添加剂采用纳米尺度的Mg、Al、Si、Ti、V、Zr、Sc、Mn、Cr、Co、Ni、Zn、Ce的氧化物作为母体材料,首先将纳米尺度的氧化物分散在浓硫酸中,经过高温处理,在氧化物表面包裹上硫酰基,由于在强氧化环境下,纳米氧化物表面被包裹致密的硫酰基,同时由于硫酰基具有亲电子的特性,在电解液中保持稳定性、均匀性的同时,能够提高电池中电荷导通通道,不影响电解液的电阻。该方案虽然在一定程度上克服了现有技术中锂离子电池电解液不均匀的问题,但是它只能解决阻燃添加剂导致的电解液不均匀的问题,无法解决因为垫片导致的电解液不均匀的问题。
CN207009498U公开了一种锂电池垫片,包括有圆形垫片以及与圆形垫片连接的散热片;所述圆形垫片包括有设于圆心位置的中心孔;所述圆形垫片关于圆心对称设有两个扇形部;所述扇形部设有多个弧形槽;所述圆形垫片不均匀设有多个注液孔;所述抗裂层与圆形垫片连接;所述散热片设有导热块。该方案通过不均匀设置多个注液孔能够加快注液的速度并且解决了中心区域注液难的问题;同时通过设置两个扇形部能够进一步增加注液孔的数量,加快注液速度。但是该方案的垫片制备工艺复杂,需要设置多个注液孔,极大地增加了生产成本,不利于产业化生产。
CN202487683U公开了一种圆柱锂电池卷芯垫片,其包括垫片本体,垫片本体的中部设有极耳孔,极耳孔的形状为半圆形或月牙形。极耳孔的邻侧设有电解液注入孔。该方案提供的具有半圆形或月牙形的极耳孔的垫片控制了套入极耳时的方位,保证了垫片套入极耳的精确性,同时也考虑了极耳的形状,能够顺利套入极耳且控制了垫片的摆动,并能够防止因折弯极耳造成的极耳内折入卷芯的隐患,保证了电池的安全性。但是该方案提供的垫片并不能克服垫片阻碍电解液的问题。
因此,开发一种更有利于电解液注液,改善电解液吸收状况,使电芯能够更加均匀地吸收电解液的垫片,对于本领域有重要的意义。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题,本发明的目的在于提供一种绝缘垫片及其制备方法和锂电池。本发明提供的绝缘垫片可以改善电池注液卷芯内部浸润不均匀的情况,同时提升电池电池内部有效电解液储存空间,对电池循环性能有很大的提升,延长电池的使用寿命。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供一种绝缘垫片,所述绝缘垫片主要由基料和分散在基料中的大孔材料组成。
本发明提供的绝缘垫片因为使用了大孔材料,因此垫片中充满了孔隙,这些孔隙会吸收并存储电解液,该绝缘垫片与电池内部卷芯紧密接触,随着电芯循环后电解液的消耗,绝缘垫片内部电解液持续向电芯极组转移,可实现为电芯提供电解液,等同于增大了电芯的储液空间。此外,本发明提供的绝缘垫片横向、纵向均可渗透电解液,这大大改善了电解液的渗透效果,提升了电芯对电解液的吸收均匀性。
以下作为本发明优选的技术方案,但不作为对本发明提供的技术方案的限制,通过以下优选的技术方案,可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案,所述大孔材料包括多孔二氧化硅。
优选地,所述多孔二氧化硅的粒径为100~420nm,100nm、200nm、300nm、400nm或420nm等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述大孔材料的孔径>100nm,例如101nm、110nm、150nm、200nm、250nm或300nm等,这里所述的孔径不仅指打孔材料中材料颗粒本身带有的孔,也可以是大孔材料颗粒之间形成的堆积孔。
优选地,所述基料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或聚丙烯。本发明中,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或聚丙烯是指可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯,也可以为聚丙烯,还可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚丙烯的组合物。
优选地,所述基料和大孔材料的质量比为(3~5):6.3,例如3:6.3、3.5:6.3、4:6.3、4.5:6.3或5:6.3等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用,优选为3.7:6.3。(3~5):6.3的质量比既可以保证绝缘垫片可以成型,又能保证基材不会将大孔材料中的孔完全封死,而基料和大孔材料的质量比为3.7:6.3时绝缘垫片的性能更加优良。
作为本发明优选的技术方案,所述绝缘垫片的厚度为0.2~0.5mm,例如0.2mm、0.3mm、0.4mm或0.5mm等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述绝缘垫片包括上绝缘垫片和/或下绝缘垫片。本发明中,所述上绝缘垫片和/或下绝缘垫片是指可以为上绝缘垫片,也可以为下绝缘垫片,还可以为上绝缘垫片和下绝缘垫片的组合。
优选地,所述上绝缘垫片含有极耳孔和下液孔。
优选地,所述下绝缘垫片含有下液孔。
第二方面,本发明提供一种如第一方面所述绝缘垫片的制备方法,所述方法包括以下步骤:
将基料和大孔材料熔融混合,挤压成型后得到所述绝缘垫片。
本发明提供的制备方法流程非常短,成本低廉,适用于大规模产业化生产,并且可以通过熔融混合保证大孔材料在基料中的分布均匀性。
作为本发明优选的技术方案,所述基料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或聚丙烯。
优选地,所述大孔材料的孔径>100nm,例如101nm、110nm、150nm、200nm、250nm或300nm等。
优选地,所述基料和大孔材料的质量比为(3~5):6.3,例如3:6.3、3.5:6.3、4:6.3、4.5:6.3或5:6.3等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用,优选为3.7:6.3。
优选地,所述熔融混合的同时伴有搅拌。
优选地,所述熔融混合的温度为160~265℃,例如160℃、178℃、190℃、205℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃或265℃等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。上述优选温度既可以使基料熔融,保证混合效果,又不会过热造成能源浪费。
优选地,所述熔融混合的时间为40~180min,例如40min、60min、80min、100min、120min、140min、160min或180min等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案,所述挤压成型的压力为10~35MPa,例如10MPa、14MPa、18MPa、20MPa、25MPa、30MPa或35MPa等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述绝缘垫片的制备方法还包括:对挤压成型的产品进行裁切并制造极耳孔和/或下液孔。本发明中,所述极耳孔和/或下液孔是指可以为极耳孔,也可以为下液孔,还可以为极耳孔和下液孔的组合。本发明中,绝缘垫片的裁切形状以及极耳孔和/或下液孔的数量和位置等参数可沿用各型号电池的原设计结构。
优选地,所述制造极耳孔和/或下液孔的方法为模具冲切。
作为本发明优选的技术方案,所述大孔材料包括多孔二氧化硅。
优选地,所述多孔二氧化硅的制备方法包括以下步骤:将硅源、模板剂和碱性物质在溶剂中混合,加热反应,反应后固液分离,对得到的固体进行烧结,得到所述多孔二氧化硅。
作为本发明优选的技术方案,所述硅源包括正硅酸乙酯。
优选地,所述碱性物质包括氨水。
优选地,所述模板剂包括聚N-乙烯基吡啶和/或聚苯乙烯-b-聚丙烯酸,优选为聚N-乙烯基吡啶和聚苯乙烯-b-聚丙烯酸的组合。
优选地,所述溶剂包括水和/或醇。本发明中,所述水和/或醇是指,可以为水,也可以为醇,还可以为水和醇的混合物。关于这里的醇,本领域技术人员可以根据现有技术自行选取,这里不再赘述。
优选地,所述加热反应的温度为50~70℃,例如50℃、55℃、60℃、65℃或70℃等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用,优选为60℃。
优选地,所述加热反应的时间为1.5h~3h,例如1.5h、2h、2.5h或3h等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用,优选为2h。
优选地,所述固液分离的方法为过滤分离和/或离心分离。
优选地,所述烧结的温度为500~600℃,例如500℃、520℃、540℃、560℃、580℃或600℃等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用,优选为580℃。
优选地,所述烧结的时间为5~7h,例如5h、5.5h、6h、6.5h或7h等,优选为6h。
作为本发明所述制备方法的进一步优选技术方案,所述方法包括以下步骤:
(1)将正硅酸乙酯、聚N-乙烯基吡啶、聚苯乙烯-b-聚丙烯酸和氨水在水中混合,60℃下加热反应2h,反应后固液分离,对得到的固体在580℃下进行烧结,烧结的时间为6h,得到多孔二氧化硅;
(2)将基料和步骤(1)所述多孔二氧化硅在160~265℃下熔融混合,熔融混合的时间为40~180min,熔融混合的同时伴有搅拌,混合完成后在10~35MPa的压力下挤压成型,对挤压成型的产品上进行裁切,并用模具冲切的方法制造出极耳孔和/或下液孔后得到所述绝缘垫片;
其中,所述基料和大孔材料的质量比为(3~5):6.3。
第三方面,本发明提供一种锂电池,所述锂电池包含如第一方面所述的绝缘垫片。
本发明提供的这种锂电池因为含有第一方面所述的绝缘垫片因而电芯内部浸润均匀,而且绝缘垫片还起到了增大电芯内部储液空间的作用,所以这种锂电池循环性能有很大的提升,使用寿命长。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明提供的绝缘垫片的孔隙可以吸收并存储电解液,随着电芯循环后电解液的消耗,绝缘垫片内部电解液持续向电芯极组转移,可实现为电芯提供电解液,相当于增大了电芯的储液空间;本发明提供的绝缘垫片横向、纵向均可渗透电解液,这大大改善了电解液的渗透效果,提升了电芯对电解液的吸收均匀性。使用这种绝缘垫片的锂电池循环性能有很大的提升,使用寿命长,循环一致性好。
(2)本发明提供的制备方法流程短,成本低廉,适用于大规模产业化生产,并且可以通过熔融混合保证大孔材料在基料中的分布均匀性。
附图说明
图1为本发明实施例1中挤压成型后得到的绝缘垫片的示意图;
图2为本发明实施例1中最终得到的绝缘垫片的示意图,其中A为上绝缘垫片俯视图,C为上绝缘片主视图,B为下绝缘片俯视图,D为下绝缘片主视图;
图3为对比例1的绝缘垫片的示意图,其中A为上绝缘垫片俯视图,C为上绝缘片主视图,B为下绝缘片俯视图,D为下绝缘片主视图。
具体实施方式
为更好地说明本发明,便于理解本发明的技术方案,下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子,并不代表或限制本发明的权利保护范围,本发明保护范围以权利要求书为准。
以下为本发明典型但非限制性实施例:
实施例1
本实施例采用如下方式制备绝缘垫片:
(1)将正硅酸乙酯、聚N-乙烯基吡啶、聚苯乙烯-b-聚丙烯酸和氨水在水中混合,60℃下加热反应2h,反应后离心分离,对得到的固体在580℃下进行烧结,烧结的时间为6h,得到多孔二氧化硅。
(2)将质量比为3.7:6.3的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和步骤(1)所述多孔二氧化硅在200℃下熔融混合,熔融混合的时间为110min,熔融混合的同时伴有搅拌,混合完成后在20MPa的压力下挤压成型,对挤压成型的产品上进行裁切,并用模具冲切的方法制造出极耳孔和/或下液孔后得到所述绝缘垫片。
本实施例得到的绝缘垫片由聚对苯二甲酸乙二醇酯基料和分散在基料中的多孔二氧化硅组成,聚对苯二甲酸乙二醇酯基料与多孔二氧化硅的质量比为3.7:6.3,多孔二氧化硅的孔径为150~300nm,多孔二氧化硅的粒径为200~300nm,所述绝缘垫片的厚度为0.3mm。
用本实施例提供的绝缘垫片制作锂电池,能够改善电池电芯的浸润状况,使之浸润更加均匀,并且绝缘垫片有效增大了电芯的内部储液空间。所述锂电池的正极材料为NCM523,负极材料为石墨,电解液为LiPF6/EC/DMC/EMC,电芯采用卷绕方式组装成型,对该锂电池进行循环性能测试,在0.5C的电流密度下,循环1000周的容量保持率为88%,电池使用寿命长,循环一致性好。
图1为本实施例中挤压成型后得到的绝缘垫片的示意图,从该图可以看出,本实施例提供的绝缘垫片中多孔二氧化硅颗粒分散在基料中,形成了具有多孔结构的绝缘垫片。这种绝缘垫片的孔隙可以吸收并存储电解液,随着电芯循环后电解液的消耗,绝缘垫片内部电解液持续向电芯极组转移,可实现为电芯提供电解液,相当于增大了电芯的储液空间;此外,绝缘垫片横向、纵向均可渗透电解液,这大大改善了电解液的渗透效果,提升了电芯对电解液的吸收均匀性。
图2为本实施例最终得到的绝缘垫片的示意图,其中A为上绝缘垫片俯视图,C为上绝缘片主视图,B为下绝缘片俯视图,D为下绝缘片主视图。从该图中的主视图(图2C和图2D)可以看出,上绝缘垫片含有极耳孔和下液孔,下绝缘垫片含有下液孔,从该图中的俯视图(图2A和图2B)可以看出,上绝缘垫片和下绝缘垫片的基料中均分散有多孔二氧化硅颗粒。
实施例2
本实施例采用如下方式制备绝缘垫片:
(1)将正硅酸乙酯、聚N-乙烯基吡啶、聚苯乙烯-b-聚丙烯酸和氨水在水中混合,50℃下加热反应3h,反应后固液分离,对得到的固体在500℃下进行烧结,烧结的时间为7h,得到多孔二氧化硅。
(2)将质量比为3:6.3的聚对苯二甲酸乙二醇酯和步骤(1)所述多孔二氧化硅在160℃下熔融混合,熔融混合的时间为40min,熔融混合的同时伴有搅拌,混合完成后在10MPa的压力下挤压成型,对挤压成型的产品上进行裁切,并用模具冲切的方法制造出极耳孔和/或下液孔后得到所述绝缘垫片。
本实施例得到的绝缘垫片由聚对苯二甲酸乙二醇酯基料和分散在基料中的多孔二氧化硅组成,聚对苯二甲酸乙二醇酯基料与多孔二氧化硅的质量比为3:6.3,多孔二氧化硅的孔径为120~250nm,多孔二氧化硅的粒径为100~200nm,所述绝缘垫片的厚度为0.5mm。
用本实施例提供的绝缘垫片制作锂电池,能够改善电池电芯的浸润状况,使之浸润更加均匀,并且绝缘垫片有效增大了电芯的内部储液空间。所述锂电池的正极、负极、电解液以及电芯卷绕方式等与实施例1相同,对该锂电池进行循环性能测试,在0.5C的电流密度下,循环1000周的容量保持率为90%,电池使用寿命长,循环一致性好。
实施例3
本实施例采用如下方式制备绝缘垫片:
(1)将正硅酸乙酯、聚N-乙烯基吡啶、聚苯乙烯-b-聚丙烯酸和氨水在水中混合,70℃下加热反应1.5h,反应后固液分离,对得到的固体在600℃下进行烧结,烧结的时间为5h,得到多孔二氧化硅。
(2)将质量比为5:6.3的聚丙烯(PP)和步骤(1)所述多孔二氧化硅在265℃下熔融混合,熔融混合的时间为180min,熔融混合的同时伴有搅拌,混合完成后在35MPa的压力下挤压成型,对挤压成型的产品上进行裁切,并用模具冲切的方法制造出极耳孔和/或下液孔后得到所述绝缘垫片。
本实施例得到的绝缘垫片由聚丙烯基料和分散在基料中的多孔二氧化硅组成,聚丙烯基料与多孔二氧化硅的质量比为5:6.3,多孔二氧化硅的孔径为150~250nm,多孔二氧化硅的粒径为150~250nm,所述绝缘垫片的厚度为0.2mm。
用本实施例提供的绝缘垫片制作锂电池,能够改善电池电芯的浸润状况,使之浸润更加均匀,并且绝缘垫片有效增大了电芯的内部储液空间。所述锂电池的正极、负极、电解液以及电芯卷绕方式等与实施例1相同,对该锂电池进行循环性能测试,在0.5C的电流密度下,循环1000周的容量保持率为88%,电池使用寿命长,循环一致性好。
实施例4
本实施例采用如下方式制备绝缘垫片:
(1)将正硅酸乙酯、聚N-乙烯基吡啶、聚苯乙烯-b-聚丙烯酸和氨水在水中混合,55℃下加热反应2h,反应后固液分离,对得到的固体在580℃下进行烧结,烧结的时间为5.5h,得到多孔二氧化硅。
(2)将质量比为3.7:6.3的聚丙烯和步骤(1)所述多孔二氧化硅在220℃下熔融混合,熔融混合的时间为90min,熔融混合的同时伴有搅拌,混合完成后在30MPa的压力下挤压成型,对挤压成型的产品上进行裁切,并用模具冲切的方法制造出极耳孔和/或下液孔后得到所述绝缘垫片。
本实施例得到的绝缘垫片由聚丙烯基料和分散在基料中的多孔二氧化硅组成,聚丙烯基料与多孔二氧化硅的质量比为3.7:6.3,多孔二氧化硅的孔径为125~275nm,多孔二氧化硅的粒径为300~420nm,所述绝缘垫片的厚度为0.3mm。
用本实施例提供的绝缘垫片制作锂电池,能够改善电池电芯的浸润状况,使之浸润更加均匀,并且绝缘垫片有效增大了电芯的内部储液空间。所述锂电池的正极、负极、电解液以及电芯卷绕方式等与实施例1相同,对该锂电池进行循环性能测试,在0.5C的电流密度下,循环1000周的容量保持率为89%,电池使用寿命长,循环一致性好。
对比例1
本对比例使用的绝缘垫片的形状,厚度以及开设的极耳孔、下液孔均与实施例1制备的绝缘垫片相同,区别在于,本对比例使用的绝缘垫片中不含大孔材料,只有基料,除了极耳孔和下液孔之外,没有别的孔隙。
用本对比例提供的绝缘垫片制作锂电池,锂电池的卷芯电极浸润不好,且电池内部无有效储液空间,所述锂电池的正极、负极、电解液以及电芯卷绕方式等与实施例1相同,对该锂电池进行循环性能测试,在0.5C的电流密度下,循环1000圈的容量保持率为70%,电池使用寿命短,循环一致性差。
图3为本对比例的绝缘垫片的示意图,其中A为上绝缘垫片俯视图,C为上绝缘片主视图,B为下绝缘片俯视图,D为下绝缘片主视图。从图3中的C图可以看出上绝缘垫片含有极耳孔和下液孔,从D图中可以看出下绝缘垫片含有下液孔。从图3中A图和B图可以看出,本对比例使用的绝缘垫片中不含大孔材料。
综合上述实施例和对比例可知,本发明提供的绝缘垫片一方面增大了电芯的储液空间,另一方面改善了电解液的渗透效果,可以使锂电池的循环性能有很大的提升,使用寿命长,循环一致性好。对比例没有采用本发明的方案,因而无法取得本发明的优异效果。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法,但本发明并不局限于上述详细方法,即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (35)
1.一种绝缘垫片,其特征在于,所述绝缘垫片主要由基料和分散在基料中的大孔材料组成;
所述大孔材料包括多孔二氧化硅,所述多孔二氧化硅的粒径为100~420nm,所述绝缘垫片的厚度为0.2~0.5mm,所述基料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或聚丙烯;所述基料和大孔材料的质量比为(3~5):6.3。
2.根据权利要求1所述的绝缘垫片,其特征在于,所述大孔材料的孔径>100nm。
3.根据权利要求1所述的绝缘垫片,其特征在于,所述基料和大孔材料的质量比为3.7:6.3。
4.根据权利要求1所述的绝缘垫片,其特征在于,所述绝缘垫片包括上绝缘垫片和/或下绝缘垫片。
5.根据权利要求4所述的绝缘垫片,其特征在于,所述上绝缘垫片含有极耳孔和下液孔。
6.根据权利要求4所述的绝缘垫片,其特征在于,所述下绝缘垫片含有下液孔。
7.一种如权利要求1-6任一项所述绝缘垫片的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
将基料和大孔材料熔融混合,挤压成型后得到所述绝缘垫片。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述基料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或聚丙烯。
9.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述大孔材料的孔径>100nm。
10.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述基料和大孔材料的质量比为(3~5):6.3。
11.根据权利要求10所述的制备方法,其特征在于,所述基料和大孔材料的质量比为3.7:6.3。
12.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述熔融混合的同时伴有搅拌。
13.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述熔融混合的温度为160~265℃。
14.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述熔融混合的时间为40~180min。
15.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述挤压成型的压力为10~35MPa。
16.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述绝缘垫片的制备方法还包括:对挤压成型的产品进行裁切并制造极耳孔和/或下液孔。
17.根据权利要求16所述的制备方法,其特征在于,所述制造极耳孔和/或下液孔的方法为模具冲切。
18.根据权利要求17所述的制备方法,其特征在于,所述大孔材料包括多孔二氧化硅。
19.根据权利要求17所述的制备方法,其特征在于,所述多孔二氧化硅的制备方法包括以下步骤:将硅源、模板剂和碱性物质在溶剂中混合,加热反应,反应后固液分离,对得到的固体进行烧结,得到所述多孔二氧化硅。
20.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,所述硅源包括正硅酸乙酯。
21.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,所述碱性物质包括氨水。
22.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,所述模板剂包括聚N-乙烯基吡啶和/或聚苯乙烯-b-聚丙烯酸。
23.根据权利要求22所述的制备方法,其特征在于,所述模板剂为聚N-乙烯基吡啶和聚苯乙烯-b-聚丙烯酸的组合。
24.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,所述溶剂包括水和/或醇。
25.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,所述加热反应的温度为50~70℃。
26.根据权利要求25所述的制备方法,其特征在于,所述加热反应的温度为60℃。
27.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,所述加热反应的时间为1.5h~3h。
28.根据权利要求27所述的制备方法,其特征在于,所述加热反应的时间为2h。
29.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,所述固液分离的方法为过滤分离和/或离心分离。
30.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,所述烧结的温度为500~600℃。
31.根据权利要求30所述的制备方法,其特征在于,所述烧结的温度为580℃。
32.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,所述烧结的时间为5~7h。
33.根据权利要求32所述的制备方法,其特征在于,所述烧结的时间为6h。
34.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)将正硅酸乙酯、聚N-乙烯基吡啶、聚苯乙烯-b-聚丙烯酸和氨水在水中混合,60℃下加热反应2h,反应后固液分离,对得到的固体在580℃下进行烧结,烧结的时间为6h,得到多孔二氧化硅;
(2)将基料和步骤(1)所述多孔二氧化硅在160~265℃下熔融混合,熔融混合的时间为40~180min熔融混合的同时伴有搅拌,混合完成后在10~35MPa的压力下挤压成型,对挤压成型的产品上进行裁切,并用模具冲切的方法制造出极耳孔和/或下液孔后得到所述绝缘垫片;
其中,所述基料和大孔材料的质量比为(3~5):6.3。
35.一种锂电池,其特征在于,所述锂电池包含如权利要求1-3任一项所述的绝缘垫片。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811073152.9A CN109193021B (zh) | 2018-09-14 | 2018-09-14 | 一种绝缘垫片及其制备方法和锂电池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811073152.9A CN109193021B (zh) | 2018-09-14 | 2018-09-14 | 一种绝缘垫片及其制备方法和锂电池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109193021A CN109193021A (zh) | 2019-01-11 |
CN109193021B true CN109193021B (zh) | 2020-11-24 |
Family
ID=64911034
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201811073152.9A Active CN109193021B (zh) | 2018-09-14 | 2018-09-14 | 一种绝缘垫片及其制备方法和锂电池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109193021B (zh) |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1233858A (zh) * | 1998-04-30 | 1999-11-03 | 国家高技术新型储能材料工程开发中心 | 镉镍蓄电池和金属氢化物镍蓄电池的一种新型垫片 |
FR2833936B1 (fr) * | 2001-12-26 | 2004-03-05 | Rhodia Chimie Sa | Materiaux mineraux de haute porosite et procede de preparation de ces materiaux |
KR100530554B1 (ko) * | 2003-02-11 | 2005-11-23 | 한국과학기술연구원 | 전기·열 절연재 및 그의 제조 방법 |
KR100866767B1 (ko) * | 2006-07-10 | 2008-11-04 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지용 안전부재 |
WO2014010413A1 (ja) * | 2012-07-13 | 2014-01-16 | 日立マクセル株式会社 | 扁平形電池 |
CN102786061B (zh) * | 2012-07-20 | 2014-01-29 | 东华大学 | 一种中空介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法 |
CN103066233B (zh) * | 2012-12-21 | 2015-09-16 | 中银(宁波)电池有限公司 | 一种圆柱形结构锂电池的上绝缘板 |
CN203617373U (zh) * | 2013-12-20 | 2014-05-28 | 山东精工电子科技有限公司 | 多孔圆柱型锂离子电池下垫片 |
CN204614844U (zh) * | 2014-12-12 | 2015-09-02 | 天津力神电池股份有限公司 | 一种锂离子电池功能垫片 |
CN108134087A (zh) * | 2016-12-01 | 2018-06-08 | 内蒙古欣源石墨烯科技有限公司 | 一种锂离子动力电池所用负极材料及其制备方法 |
-
2018
- 2018-09-14 CN CN201811073152.9A patent/CN109193021B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109193021A (zh) | 2019-01-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101710614B (zh) | 介孔纳米粒子改性锂电池隔膜 | |
CN102292853B (zh) | 锂二次电池用纤维电极及其制造方法以及具备纤维电极的锂二次电池 | |
Xiong et al. | Ethylcellulose-coated polyolefin separators for lithium-ion batteries with improved safety performance | |
JP3604879B2 (ja) | 電池の製造方法 | |
WO2020103914A1 (zh) | 一种硅氧复合负极材料及其制作方法 | |
CN105990552A (zh) | 锂硫电池用复合隔膜、其制备方法及应用 | |
CN107221640A (zh) | 一种钠离子电池用复合钠负极的制备方法 | |
CN108123104A (zh) | 一种三连续Si/C多孔电极及其应用 | |
CN107845774B (zh) | 自支撑多孔电极制备方法及其电极和应用 | |
CN108630928A (zh) | 一种自支撑分级孔正极材料、制备方法及其在锂硫电池上的应用 | |
CN109167007A (zh) | 耐热锂离子电池涂层隔膜及其制备方法 | |
CN114105222A (zh) | 一种具有多孔隙结构的镍钴锰氢氧化物及其制备方法 | |
CN102629689B (zh) | 铅酸蓄电池铅包铜板栅生产方法及专用组合模具 | |
CN106927508A (zh) | 一种蜂窝状纳米结构MnO2锂离子电池阳极材料的制备方法 | |
CN114843524A (zh) | 一种改性集流体及包括该改性集流体的无负极钠金属电池 | |
CN109193021B (zh) | 一种绝缘垫片及其制备方法和锂电池 | |
CN104347849A (zh) | 一种烧结镍电极的制备方法 | |
CN111081944B (zh) | 多层微孔复合聚烯烃膜及制备方法、锂离子电池和fe赛车 | |
CN205488313U (zh) | 一种锂电池用pet重离子微孔复合隔膜 | |
CN100418741C (zh) | 耐高温聚烯烃微多孔膜的制作方法 | |
CN106935837A (zh) | 三氧化二铁/三氧化二锰空心多孔球材料及其制备和应用 | |
CN203617373U (zh) | 多孔圆柱型锂离子电池下垫片 | |
JP2008004288A (ja) | 活物質含有成形体の製造方法 | |
CN114221090B (zh) | 一种隔膜及其制备方法和应用 | |
CN203607486U (zh) | 一种蓄电池板栅 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |