CN111370631A - 一种锂电池的电池隔膜 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种锂电池的电池隔膜，所述电池隔膜包括：基膜，所述基膜上均布孔隙；填充物，所述填充物填充所述孔隙；第一涂层，所述第一涂层涂覆在所述基膜的上表面；第二涂层，所述第二涂层涂覆在所述基膜的下表面；其中，所述基膜的材质为PET或纸。通过所述电池隔膜现有技术中锂电池的电池隔膜锂离子透过性差，耐腐蚀性和耐高温性不足，安全性差的技术问题，达到了增强锂电池电池隔膜的锂离子透过性、耐腐蚀性和耐高温性，提高锂电池的安全性的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，特别涉及一种锂电池的电池隔膜。
背景技术
锂电池基于体积小、能量高、效率高、寿命长等优点，逐步成为一种理想电源，被广泛应用于数码电子、电器和电动汽车等领域，具有广阔的市场空间和良好的发展前景。在锂电池中，电池隔膜主要作用是阻隔正负极板，防止两极接触而导致电池内部短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。锂池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。
但本申请发明人发现上述现有技术至少存在如下技术问题：
现有技术中，电池隔膜的锂离子透过性差，耐腐蚀性差，耐高温性不足，直接影响锂电池的电池性能和电池的安全性。
发明内容
本发明提供了一种锂电池的电池隔膜，解决了现有技术中锂电池的电池隔膜锂离子透过性差，耐腐蚀性和耐高温性不足，安全性差的技术问题，达到了增强锂电池电池隔膜的锂离子透过性、耐腐蚀性和耐高温性，提高锂电池的安全性的技术问题。
为解决上述问题，本发明实施例提供了一种锂电池的电池隔膜，所述电池隔膜包括：基膜，所述基膜上均布孔隙；填充物，所述填充物填充所述孔隙；第一涂层，所述第一涂层涂覆在所述基膜的上表面；第二涂层，所述第二涂层涂覆在所述基膜的下表面；其中，所述基膜的材质为PET或纸。
进一步的，所述填充物为无机颗粒，所述无机颗粒包括氧化物和无机固体电解质。
进一步的，所述氧化为氧化铝或勃姆石，所述无机固体电解质为LLZO、LATP、LAGP中的一种或几种。
进一步的，所述第一涂层、所述第二涂层均为有机固态电解质。
进一步的，所述有机固态电解质为高分子材料与导电锂盐的复合材料。
进一步的，所述高分子材料为PEO、PMMA、PAN、PVDF中的一种或几种。
进一步的，所述导电锂盐为LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiDFOB、LiTFSI、LiFSI中的一种或几种。
进一步的，所述基膜上的孔隙率的取值范围为【80％，90％】。
进一步的，所述基膜的厚度为[10μm，20μm]。
进一步的，所述孔隙的直径取值范围为【10nm，10μm】。
本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
本发明实施例提供了一种锂电池的电池隔膜，所述电池隔膜包括：基膜，所述基膜上均布孔隙，所述填充物填充所述孔隙，达到增强所述电池隔膜的离子导通性的技术效果。所述第一涂层涂覆在所述基膜的上表面，所述第二涂层涂覆在所述基膜的下表面，达到增强所述电池隔膜的耐腐蚀性、耐高温性的技术效果，所述基膜的材质为PET或纸，达到减轻电池隔膜的重量，增强所述电池隔膜的机械强度和绝缘性的技术效果。通过所述锂电池的电池隔膜现有技术中锂电池的电池隔膜锂离子透过性差，耐腐蚀性和耐高温性不足，安全性差的技术问题，达到了增强锂电池电池隔膜的锂离子透过性、耐腐蚀性和耐高温性，提高锂电池的安全性的技术问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
图1为本发明实施例中一种锂电池的电池隔膜的结构示意图；
附图标记说明：基膜1；孔隙2；第一涂层3；第二涂层4。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种锂电池的电池隔膜，现有技术中锂电池的电池隔膜锂离子透过性差，耐腐蚀性和耐高温性不足，安全性差的技术问题，达到了增强锂电池电池隔膜的锂离子透过性、耐腐蚀性和耐高温性，提高锂电池的安全性的技术问题。
本发明实施例中的技术方案，总体结构如下：
一种锂电池的电池隔膜，所述电池隔膜包括：基膜，所述基膜上均布孔隙；填充物，所述填充物填充所述孔隙；第一涂层，所述第一涂层涂覆在所述基膜的上表面；第二涂层，所述第二涂层涂覆在所述基膜的下表面；其中，所述基膜的材质为PET或纸。通过上述锂电池的电池隔膜现有技术中锂电池的电池隔膜锂离子透过性差，耐腐蚀性和耐高温性不足，安全性差的技术问题，达到了增强锂电池电池隔膜的锂离子透过性、耐腐蚀性和耐高温性，提高锂电池的安全性的技术问题。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明实施例提供了一种锂电池的电池隔膜，请参考附图1，所述锂电池的电池隔膜包括：
基膜1，所述基膜1上均布孔隙2；
其中，所述基膜1的材质为PET或纸。
进一步的，所述孔隙2的直径取值范围为【10nm，10μm】。
具体而言，在锂电池中，电池隔膜的主要作用是：一方面分割锂电池的正、负极，防止正、负极接触形成短路；另一方面电池隔膜中的微孔能够让锂电子通过，形成放电回路。本实施例中所述基膜1的材质选用纸或PET，PET(polyethyleneterephthalate)全称聚对苯二甲酸乙二醇酯，PET是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，电绝缘性优良，纸具有良好的柔韧性和绝缘性，采用PET或者纸作为所述基膜1，达到减轻所述电池隔膜的重量，增强所述电池隔膜的机械强度和绝缘性的技术效果。多个所述孔隙2均匀设置在所述基膜1上，且所述孔隙2为通孔，所述孔隙1的直径在10纳米到10微米之间。
填充物，所述填充物填充所述孔隙2；
进一步的，所述填充物为无机颗粒，所述无机颗粒包括氧化物和无机固体电解质。
进一步的，所述氧化为氧化铝或勃姆石，所述无机固体电解质为LLZO、LATP、LAGP中的一种或几种。
具体而言，由于所述孔隙2的孔隙率比较高，对锂离子透过性高的同时所述电池隔膜两侧的电解质溶液也会透过来，造成锂电池正负极短路。为解决此问题，在所述孔隙2内填充所述填充物，所述填充物为无机颗粒，所述无机颗粒包括氧化物和无机固体电解质，所述氧化为氧化铝或勃姆石，所述无机固体电解质为LLZO、LATP(Li1+xAlxTi2–x(PO4)3)、LAGP(Li1+xAlxTi2–x(PO4)3)中的一种或几种。其中LLZO为石榴石型固体电解质，具有高的离子电导率、良好的化学和电化学稳定性。采用无机颗粒填充所述孔隙，达到离子透过性高，电解质溶液通过的技术效果。
第一涂层3，所述第一涂层3涂覆在所述基膜1的上表面；
第二涂层4，所述第二涂层4涂覆在所述基膜1的下表面；
进一步的，所述第一涂层3、所述第二涂层4均为有机固态电解质。
进一步的，所述有机固态电解质为高分子材料与导电锂盐的复合材料。
进一步的，所述高分子材料为PEO、PMMA、PAN、PVDF中的一种或几种。
进一步的，所述导电锂盐为LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiDFOB、LiTFSI、LiFSI中的一种或几种。
具体而言，在所述基膜1的上表面、下表面分别涂覆所述第一涂层3、所述第二涂层4，所述第一涂层3、所述第二涂层4的材质为有机固态电解质，所述有机固态电解质为高分子材料与导电锂盐的复合材料。所述高分子材料为PEO、PMMA、PAN、PVDF中的一种或几种，所述导电锂盐为LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiDFOB、LiTFSI、LiFSI中的一种或几种。其中，LiFSI为新型锂盐双氟磺酰亚胺锂的简称，相较于传统锂盐六氟磷酸锂，LiFSI具有电导率高、热稳定性高、耐水解、耐高温、抑制电池气涨等诸多优势。因此，LiFSI被业界广泛认为是锂离子动力电池的理想锂盐电解质材料。LiTFSI是双三氟甲磺酰亚胺锂的简称，是重要的含氟有机离子化合物，是锂电池电解液高端电解液添加剂之一。与传统六氟磷酸锂相比，LiTFSI具有较高的电化学稳定性和电导率，而且在较高的电压下对铝集液体没有腐蚀作用，而且不与水反应，可以抑制气体生成，不会产生电池的气胀问题。LiDFOB是二氟草酸硼酸锂的简称，具有高温稳定性好，不易水解的特点，可抑制醚类电机也对征集的腐蚀。LiBOB为二草酸硼酸锂的简称，具有较好的热稳定性和良好的导电率。PVDF是聚偏氟乙烯(polyvinylidenefluoride的缩写)，具有机械强度高，耐辐照性好。具有良好的化学稳定性，在室温下不被酸、碱、强氧化剂和卤素所腐蚀等特点。PMMA是聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)的简称，具有高透明度，低价格，易于机械加工等优点。PEO是聚氧化乙烯Plasma electrolytic oxidation的简称，具有水溶性好、毒性低、易加工成型等特点，这些特征特点使PEO具有多种用途，可用作水溶性薄膜、增稠剂、絮凝剂、润滑剂、分散剂、水相减阻剂、抗静电剂等。所述第一涂层、所述第二涂层的设置提高了隔膜耐电解液腐蚀和耐高温性能以及抗氧化能力，增加了使用的循环寿命以及提升了高温环境下的稳定性。
进一步的，所述基膜1的厚度为[10μm，20μm]。
进一步的，所述孔隙的直径取值范围为【10nm，10μm】。
具体而言，所述电池隔膜越薄，孔隙率越高，电池内阻越小，高倍率放电性能越好。如果隔膜越薄，生产出电池的体积就可以越小，单位体积内的电容量就越大，相当于电池里面储存的电就越多。但是如果电池隔膜太薄，所述隔膜的力学强度不够，抗拉性不强，因此在满足力学性能的前提下，应使电池隔膜尽量薄。本实施例中，所述基膜1的厚度为[5μm，50μm]，优选的所述基膜1的厚度为[10μm，20μm]，纵向抗拉伸强度大于等于在40mPa，横向抗拉伸强度大于等于20mPa。200摄氏度以上时，纵向热收缩率小于0.5％，横向热收缩率小于3.0％；金属离子含量≤10bpm，弱离子含量≤50bp。
进一步的，所述基膜1上的孔隙率的取值范围为【50％，95％】。
进一步的，所述基膜1上的孔隙率的取值范围为【80％，90％】。
具体而言，孔隙率为多个所述孔隙的面积之和与所述基膜1面积的比率，所述孔隙率越大，所述孔隙2所占的面积越大，所述硫化物固态电解质所占面积越大，锂电子的透过性越强。为了增加所述电池隔膜对锂离子的透过性，所述基膜1的孔隙率优选为【50％，95％】，最优选的孔隙率为【80％，90％】。
通过本实施例中的所述锂电池的电池隔膜，现有技术中锂电池的电池隔膜锂离子透过性差，耐腐蚀性和耐高温性不足，安全性差的技术问题，达到了增强锂电池电池隔膜的锂离子透过性、耐腐蚀性和耐高温性，提高锂电池的安全性的技术问题。
本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
本发明实施例提供了一种锂电池的电池隔膜，所述电池隔膜包括：基膜，所述基膜上均布孔隙，所述填充物填充所述孔隙，达到增强所述电池隔膜的离子导通性的技术效果。所述第一涂层涂覆在所述基膜的上表面，所述第二涂层涂覆在所述基膜的下表面，达到增强所述电池隔膜的耐腐蚀性、耐高温性的技术效果，所述基膜的材质为PET或纸，达到减轻电池隔膜的重量，增强所述电池隔膜的机械强度和绝缘性的技术效果。通过所述锂电池的电池隔膜现有技术中锂电池的电池隔膜锂离子透过性差，耐腐蚀性和耐高温性不足，安全性差的技术问题，达到了增强锂电池电池隔膜的锂离子透过性、耐腐蚀性和耐高温性，提高锂电池的安全性的技术问题。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种锂电池的电池隔膜，其特征在于，所述电池隔膜包括：
基膜，所述基膜上均布孔隙；
填充物，所述填充物填充所述孔隙；
第一涂层，所述第一涂层涂覆在所述基膜的上表面；
第二涂层，所述第二涂层涂覆在所述基膜的下表面；
其中，所述基膜的材质为PET或纸。
2.如权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述填充物为无机颗粒，所述无机颗粒包括氧化物和无机固体电解质。
3.如权利要求2所述的电池隔膜，其特征在于，所述氧化物为氧化铝或勃姆石，所述无机固体电解质为LLZO、LATP、LAGP中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述第一涂层、所述第二涂层均为有机固态电解质。
5.如权利要求4所述的电池隔膜，其特征在于，所述有机固态电解质为高分子材料与导电锂盐的复合材料。
6.如权利要求5所述的电池隔膜，其特征在于，所述高分子材料为PEO、PMMA、PAN、PVDF中的一种或几种。
7.如权利要求5所述的电池隔膜，其特征在于，所述导电锂盐为LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiDFOB、LiTFSI、LiFSI中的一种或几种。
8.如权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述基膜上的孔隙率的取值范围为【80％，90％】。
9.如权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述基膜的厚度为[10μm，20μm]。
10.如权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述孔隙的直径取值范围为【10nm，10μm】。
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