CN111916627A - 一种锂离子电池及其隔膜 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电池技术领域,尤其涉及一种锂离子电池及其隔膜,隔膜包括多孔基膜以及设置于所述多孔基膜至少一面的有机涂层,所述有机涂层由包括粘接性有机聚合物的浆料涂布形成,所述有机涂层包括纵向设置的条状涂覆体和点状涂覆体,所述点状涂覆体设置于相邻两所述条状涂覆体之间。相比于现有技术,本发明的隔膜具有较好的吸液性能和粘接性能,提高了电池的注液效率,增强隔膜与极片之间的粘接力。
Description
技术领域
本发明属于电池技术领域,尤其涉及一种锂离子电池及其隔膜。
背景技术
锂离子电池由于具有能量密度高、工作电压高、使用温度宽、使用寿命长和对环境友好等优点,被广泛应用于移动电话、笔记本电脑以及各种电动汽车,甚至航空航天、风能太阳能储能设备上。
然而,在锂离子电池取得广泛应用的同时,其也存在一定的安全隐患,迄今为止,已有不少手机和笔记本电池爆炸等事故见诸报端。隔膜是保证锂离子电池安全性能的重要部分。但在一些特殊条件下,如针刺或过充等容易对隔膜造成一定的损伤。隔膜一旦收缩、熔化、氧化、刺破就会引起电池的内部短路,导致电池出现发热、冒烟甚至爆炸起火等安全事故。
因此,为了提高锂离子电池的安全性能,现有锂离子电池其隔膜多为多孔基膜加无机陶瓷涂层,其中,无机陶瓷涂层能是隔膜保持较高的热稳定性能和机械性能,有利于提高锂离子电池的安全性能,同时,无机陶瓷涂层还具有良好的吸液性能,使得锂离子电池具有更好的循环性能。但是无机陶瓷涂层与极片无粘接性,而且大部分无机陶瓷涂层采用的是全面涂布的形式,不仅不能给循环过程中电池的膨胀提供足够的空间,无法改善循环过程中电池的变形问题,而且无法提高电池的注液效率。
发明内容
本发明的目的之一在于:针对现有技术的不足,而提供一种锂离子电池用隔膜,具有较好的吸液性能和粘接性能,提高注液效率,增强隔膜与极片之间的粘接力。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种锂离子电池用隔膜,包括多孔基膜以及设置于所述多孔基膜至少一面的有机涂层,所述有机涂层由包括粘接性有机聚合物的浆料涂布形成,所述有机涂层包括纵向设置的条状涂覆体和点状涂覆体,所述点状涂覆体设置于相邻两所述条状涂覆体之间。
作为本发明所述的锂离子电池用隔膜的一种改进,所述条状涂覆体的长度为20~1000mm,所述条状涂覆体的宽度为2~500μm,所述条状涂覆体的厚度为0.5~10μm。
作为本发明所述的锂离子电池用隔膜的一种改进,相邻两所述条状涂覆体之间的距离为0.01~10mm。
作为本发明所述的锂离子电池用隔膜的一种改进,所述条状涂覆体为直线型或弧线型。
作为本发明所述的锂离子电池用隔膜的一种改进,所述点状涂覆体的面积为1μm2~10mm2,所述点状涂覆体的厚度为0.5~10μm。
作为本发明所述的锂离子电池用隔膜的一种改进,所述条状涂覆体与所述点状涂覆体的厚度比为1:(0.5~2)。
作为本发明所述的锂离子电池用隔膜的一种改进,所述点状涂覆体为圆形、椭圆形或多边形。
作为本发明所述的锂离子电池用隔膜的一种改进,还包括无机涂层,所述无机涂层设置于所述多孔基膜的表面,和/或所述无机涂层设置于所述多孔基膜与所述有机涂层之间。
作为本发明所述的锂离子电池用隔膜的一种改进,所述有机涂层的面积为所述多孔基膜面积的2~98%,或所述有机涂层的面积为所述无机涂层面积的 2~98%。
作为本发明所述的锂离子电池用隔膜的一种改进,所述粘接性有机聚合物包括聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、偏氟乙烯-六氟丙烯聚合物、聚丙烯腈、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、丁二烯-丙烯腈聚合物、乙酸乙酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸-苯乙烯聚合物和丁苯橡胶中的至少一种。
作为本发明所述的锂离子电池用隔膜的一种改进,所述无机涂层包括无机颗粒,所述无机颗粒为三氧化二铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、二氧化铈、氧化钙、勃姆石、氢氧化镁、碳酸钙和钛酸钡中的至少一种。
作为本发明所述的锂离子电池用隔膜的一种改进,所述无机涂层通过浸蘸涂布、凹版印刷、丝网印刷、喷雾涂布、流延涂布、转移涂布或挤压涂布涂覆在所述多孔基膜上,所述有机涂层通过凹版印刷、丝网印刷、喷雾涂布、柔版印刷、转移涂布或挤压涂布涂覆在所述多孔基膜上和/或所述无机涂层上。
作为本发明所述的锂离子电池用隔膜的一种改进,所述多孔基膜为聚丙烯薄膜、聚乙烯薄膜或聚乙烯/聚丙烯复合膜。
本发明的目的之二在于:提供一种锂离子电池,包括正极片、负极片、间隔于所述正极片和所述负极片之间的隔膜,以及电解液,所述隔膜为说明书前文任意一段所述的锂离子电池用隔膜。
相比于现有技术,本发明的有益效果包括但不限于:
1)在本发明中,隔膜中的有机涂层的聚合物其基团与电解液溶剂中的基团存在较强的相互作用,这样使得有机涂层具有良好的吸液能力,从而使得锂离子电池具有更好的循环性能。
2)在本发明中,有机涂层具有一定的压缩性,而且有机涂层中纵向设置的条状涂覆体呈间歇分布,为极片充放电及循环过程中的膨胀提供了空间,能有效改善锂离子电池的变形问题,提升电池的循环性能,同时为电解液的浸润和流通提供通道,有效提升电池的注液效率和吸液性能;有机涂层中的点状涂覆体设置在相邻的两条状涂覆体之间,既可以增强隔膜与极片的粘接力,又能增强电池的硬度,提高电池的机械性能。
附图说明
图1是本发明中隔膜的俯视图之一。
图2是本发明中隔膜的俯视图之二。
图3是本发明中隔膜的剖视图之一。
图4是本发明中隔膜的剖视图之二。
图5是本发明中隔膜的剖视图之三。
图6是本发明中隔膜的剖视图之四。
图7是本发明中隔膜的剖视图之五。
图8是本发明中隔膜的剖视图之六。
图9是本发明中隔膜的剖视图之七。
图10是本发明中电解液的流通示意图。
其中:1-多孔基膜,2-有机涂层,3-无机涂层,21-条状涂覆体,22-点状涂覆体,Z为纵向,a为注液口。
图10中箭头方向为电解液的流通方向。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式并不限于此。
1、锂离子电池用隔膜
参考图1~4,本发明的第一方面提供一种锂离子电池用隔膜,包括多孔基膜1以及设置于多孔基膜1至少一面的有机涂层2,有机涂层2由包括粘接性有机聚合物的浆料涂布形成,有机涂层2包括纵向设置的条状涂覆体21和点状涂覆体22,点状涂覆22体设置于相邻两条状涂覆体21之间。其中,条状涂覆体21与多孔基膜1的纵向走向一致,即从多孔基膜1的上边缘延伸至多孔基膜1的下边缘。
发明人发现,有机涂层2中条状涂覆体21呈间歇分布,为极片充放电及循环过程中的膨胀提供了空间,能有效改善锂离子电池的变形问题,提升电池的循环性能,同时为电解液的浸润和流通提供通道(参考图10),有效提升电池的注液效率和吸液性能;有机涂层2中的点状涂覆体22设置在相邻的两条状涂覆体21之间,既可以增强隔膜与极片的粘接力,又能增强电池的硬度,提高电池的机械性能。
在一些实施方式中,条状涂覆体21的长度为20~1000mm,条状涂覆体21 的宽度为2~500μm,条状涂覆体21的厚度为0.5~10μm。
在一些实施方式中,相邻纵向两条状涂覆体21之间的距离为0.01~10mm。
在一些实施方式中,条状涂覆体21为直线型或弧线型。
在一些实施方式中,点状涂覆体22的面积为1μm2~10mm2,点状涂覆体 22的厚度为0.5~10μm。
在一些实施方式中,条状涂覆体与点状涂覆体的厚度比为1:(0.5~2)。当点状涂覆体的厚度大于条状涂覆体的厚度时,粘接效果更佳。
在一些实施方式中,点状涂覆体22为圆形、椭圆形或多边形。
参考图5~9,在一些实施方式中,本发明的锂离子电池用隔膜还包括无机涂层3,无机涂层3设置于多孔基膜1的表面,和/或无机涂层3设置于多孔基膜1与有机涂层2之间。无机涂层3使隔膜保持较高的热稳定性和机械性能,有利于提高锂离子电池的安全性能。
在以上实施方式中,有机涂层2的面积为多孔基膜面积的2~98%,或有机涂层2的面积为无机涂层3面积的2~98%。
在以上实施方式中,粘接性有机聚合物包括聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、偏氟乙烯-六氟丙烯聚合物、聚丙烯腈、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、丁二烯-丙烯腈聚合物、乙酸乙酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸-苯乙烯聚合物和丁苯橡胶中的至少一种。
在以上实施方式中,无机涂层3包括无机颗粒,无机颗粒为三氧化二铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、二氧化铈、氧化钙、勃姆石、氢氧化镁、碳酸钙和钛酸钡中的至少一种。
在以上实施方式中,无机涂层3通过浸蘸涂布、凹版印刷、丝网印刷、喷雾涂布、流延涂布、转移涂布或挤压涂布涂覆在多孔基膜1上,有机涂层2 通过凹版印刷、丝网印刷、喷雾涂布、柔版印刷、转移涂布或挤压涂布涂覆在多孔基膜1上和/或无机涂层3上。
在以上实施方式中,多孔基膜1为聚丙烯薄膜、聚乙烯薄膜或聚乙烯/聚丙烯复合膜。
2、锂离子电池
本发明的第二方面提供一种锂离子电池,包括正极片、负极片、间隔于正极片和负极片之间的隔膜,以及电解液,隔膜为本发明的锂离子电池用隔膜。
正极片
在本发明的锂离子电池中,正极片包括正极集流体和涂覆于正极集流体至少一面的正极活性物质层。正极集流体的材质包括但不限于铝箔,正极活性物质层的具体种类不受到具体限制,可根据需求进行选择。
在一些实施方式中,正极活性物质层包括正极活性物质,正极活性物质包括可逆地嵌入和脱嵌锂离子的化合物。在一些实施方式中,正极活性物质可以包括复合氧化物,复合氧化物含有锂以及从钴、锰和镍中选择的至少一种元素。在又一些实施方式中,正极活性物质选自钴酸锂(LiCoO2)、锂镍锰钴三元材料、锰酸锂(LiMn2O4)、镍锰酸锂(LiNi0.5Mn1.5O4)、磷酸铁锂(LiFePO4)中的一种或几种。
在一些实施方式中,正极活性物质层还包含粘合剂粘合剂提高正极活性物质颗粒彼此间的结合,并且还提高正极活性物质与极片主体的结合。粘合剂的非限制性示例包括聚乙烯醇、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏1,1-二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸(酯)化的丁苯橡胶、环氧树脂、尼龙等。
在一些实施方式中,正极活性物质层还包括导电材料,从而赋予电极导电性。导电材料可以包括任何导电材料,只要它不引起化学变化。导电材料的非限制性示例包括基于碳的材料(例如,天然石墨、人造石墨、碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维等)、基于金属的材料(例如,金属粉、金属纤维等,包括例如铜、镍、铝、银等)、导电聚合物(例如,聚亚苯基衍生物)和它们的混合物。
负极片
在本发明的锂离子电池中,负极片包括负极集流体和涂覆于负极集流体至少一表面的负极活性物质层。负极集流体的材质包括但不限于铜箔,负极活性物质层的具体种类不受到具体限制,可根据需求进行选择。
在一些实施方式中,负极活性物质层包括负极活性物质,负极活性物质选自天然石墨、人造石墨、中间相微碳球(简称为MCMB)、硬碳、软碳、硅、硅 -碳复合物、Li-Sn合金、Li-Sn-O合金、Sn、SnO、SnO2、尖晶石结构的锂化 TiO2-Li4Ti5O12、Li-Al合金中的一种或几种。
在一些实施方式中,负极活性物质层可以包含粘合剂,粘合剂提高负极活性材料颗粒彼此间的结合和负极活性材料与集流体的结合。粘合剂的非限制性示例包括聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏1,1-二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸 (酯)化的丁苯橡胶、环氧树脂、尼龙等。
在一些实施方式中,负极活性物质层还包括导电材料,从而赋予电极导电性。导电材料可以包括任何导电材料,只要它不引起化学变化。导电材料的非限制性示例包括基于碳的材料(例如,天然石墨、人造石墨、碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维等)、基于金属的材料(例如,金属粉、金属纤维等,例如铜、镍、铝、银等)、导电聚合物(例如,聚亚苯基衍生物)和它们的混合物。
下面结合具体对比例、实施例、测试过程和测试结果对本发明作进一步详细说明。
对比例1
正极片的制备:
将钴酸锂(正极活性物质)、导电剂超导碳(Super-P)、粘接剂聚偏氟乙烯 (PVDF)按质量比96∶2.0∶2.0混合均匀制成具有一定粘度的锂离子电池正极浆料,将浆料涂布在集流体铝箔上,在85℃下烘干后进行冷压;然后进行切边、裁片、分条,分条后在真空条件下85℃烘干4小时,焊接极耳,制成锂离子电池正极片。
负极片的制备:
将石墨与导电剂超导碳(Super-P)、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)、粘接剂丁苯橡胶(SBR)按质量比96.5∶1.0∶1.0∶1.5制成浆料,涂布在集流体铜箔上并在85℃下烘干;进行切边、裁片、分条,分条后在真空条件下110℃烘干 4小时,焊接极耳,制成锂离子电池负极片。
隔膜的制备:取厚度为10μm的聚丙烯多孔薄膜作为隔膜。
电解液的制备:将六氟磷酸锂(LiPF6)溶解于碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯 (DMC)以及碳酸甲乙酯(EMC)组成的混合溶剂中(三者的体积比为1∶2∶1),得到电解液。
锂离子电池的制备:将上述正极片、隔膜和负极片卷绕成电芯,隔膜位于相邻的正极片和负极片之间,正极以铝极耳点焊引出,负极以镍极耳点焊引出;然后将电芯置于铝塑包装袋中,注入上述电解液,经封装、化成、容量等工序,制成聚合物锂离子电池。
对比例2
与对比例1不同的是隔膜的制备:
取厚度为10μm的聚丙烯多孔薄膜作为多孔基膜,采用浸蘸涂布的方式对多孔基膜的表面涂布三氧化二铝浆料,烘干形成三氧化二铝涂层。
其余同对比例1,这里不再赘述。
对比例3
与对比例1不同的是隔膜的制备:
1)取厚度为10μm的聚丙烯多孔薄膜作为多孔基膜;
2)制备包括聚丙烯酸树脂和聚偏二氟乙烯的浆料,采用凹版涂覆的方式在多孔基膜的一面涂布有机聚合物浆料,烘干形成有机涂层,有机涂层呈岛状分布,岛状面积为1mm2,厚度为2μm。
其余同对比例1,这里不再赘述。
对比例4
与对比例1不同的是隔膜的制备:
1)取厚度为10μm的聚丙烯多孔薄膜作为多孔基膜;
2)制备包括聚丙烯酸树脂和聚偏二氟乙烯的浆料,采用凹版涂覆的方式在多孔基膜的一面涂布有机聚合物浆料,烘干形成有机涂层,有机涂层呈横向设置的线状分布,线状的宽度为50μm、厚度为2μm。
其余同对比例1,这里不再赘述。
实施例1
与对比例1不同的是隔膜的制备:
1)取厚度为10μm的聚丙烯多孔薄膜作为多孔基膜;
2)制备包括聚丙烯酸树脂和聚偏二氟乙烯的浆料,采用凹版涂覆的方式在多孔基膜的一面涂布浆料,烘干形成有机涂层,有机涂层包括纵向设置的条状涂覆体和点状涂覆体,相邻两条状涂覆体之间分布有若干点状涂覆体。相邻两条状涂覆体之间的距离为1mm。条状涂覆体的宽度为50μm,条状涂覆体的厚度为2μm。点状涂覆体的面积为1mm2,点状涂覆体的厚度为2μm。
其余同对比例1,这里不再赘述。
实施例2
与对比例1不同的是隔膜的制备:
1)取厚度为10μm的聚丙烯多孔薄膜作为多孔基膜;
2)制备包括聚丙烯酸树脂和聚偏二氟乙烯的浆料,采用凹版涂覆的方式在多孔基膜的两面涂布浆料,烘干形成有机涂层,有机涂层包括纵向设置的条状涂覆体和点状涂覆体,相邻两条状涂覆体之间分布有若干点状涂覆体。相邻两条状涂覆体之间的距离为1mm。条状涂覆体的宽度为50μm,条状涂覆体的厚度为2μm。点状涂覆体的面积为1mm2,点状涂覆体的厚度为2μm。
其余同对比例1,这里不再赘述。
实施例3
与对比例1不同的是隔膜的制备:
1)取厚度为10μm的聚丙烯多孔薄膜作为多孔基膜;
2)制备包括聚丙烯酸树脂和聚偏二氟乙烯的浆料,采用凹版涂覆的方式在多孔基膜的一面涂布浆料,烘干形成有机涂层,有机涂层包括纵向设置的条状涂覆体和点状涂覆体,相邻两条状涂覆体之间分布有若干点状涂覆体。相邻两条状涂覆体之间的距离为1mm。条状涂覆体的宽度为50μm,条状涂覆体的厚度为2μm。点状涂覆体的面积为1mm2,点状涂覆体的厚度为2μm;
3)制备三氧化二铝浆料,采用浸蘸涂布的方式在多孔基膜的另一面表面涂布三氧化二铝浆料,烘干形成3μm的无机涂层。
其余同对比例1,这里不再赘述。
实施例4
与对比例1不同的是隔膜的制备:
1)取厚度为10μm的聚丙烯多孔薄膜作为多孔基膜;
2)制备三氧化二铝浆料,采用浸蘸涂布的方式在多孔基膜的一面涂布三氧化二铝浆料,烘干形成3μm的无机涂层;
3)制备包括聚丙烯酸树脂和聚偏二氟乙烯的浆料,采用凹版涂覆的方式在无机涂层的表面涂布浆料,烘干形成有机涂层,有机涂层包括纵向设置的条状涂覆体和点状涂覆体,相邻两条状涂覆体之间分布有若干点状涂覆体。相邻两条状涂覆体之间的距离为1mm。条状涂覆体的宽度为50μm,条状涂覆体的厚度为2μm。点状涂覆体的面积为1mm2,点状涂覆体的厚度为2μm。
其余同对比例1,这里不再赘述。
实施例5
与对比例1不同的是隔膜的制备:
1)取厚度为10μm的聚丙烯多孔薄膜作为多孔基膜;
2)制备三氧化二铝浆料,采用浸蘸涂布的方式在多孔基膜的一面涂布三氧化二铝浆料,烘干形成3μm的无机涂层;
3)制备包括聚丙烯酸树脂和聚偏二氟乙烯的浆料,采用凹版涂覆的方式在无机涂层的表面和多孔基膜的另一面涂布浆料,烘干形成有机涂层,有机涂层包括纵向设置的条状涂覆体和点状涂覆体,相邻纵向两条状涂覆体之间分布有若干点状涂覆体。相邻两条状涂覆体之间的距离为1mm。条状涂覆体的宽度为50μm,条状涂覆体的宽度为50μm,条状涂覆体的厚度为2μm。点状涂覆体的面积为1mm2,点状涂覆体的厚度为2μm。
其余同对比例1,这里不再赘述。
实施例6
与对比例1不同的是隔膜的制备:
1)取厚度为10μm的聚丙烯多孔薄膜作为多孔基膜;
2)制备三氧化二铝浆料,采用浸蘸涂布的方式在多孔基膜的两表面涂布三氧化二铝浆料,烘干形成3μm的无机涂层;
3)制备包括聚丙烯酸树脂和聚偏二氟乙烯的浆料,采用凹版涂覆的方式在任一无机涂层的表面涂布浆料,烘干形成有机涂层,有机涂层包括纵向设置的条状涂覆体和点状涂覆体,相邻两条状涂覆体之间分布有若干点状涂覆体。相邻两条状涂覆体之间的距离为1mm。条状涂覆体的宽度为50μm,条状涂覆体的宽度为50μm,条状涂覆体的厚度为2μm。点状涂覆体的面积为1mm2,点状涂覆体的厚度为2μm。
其余同对比例1,这里不再赘述。
实施例7
与对比例1不同的是隔膜的制备:
1)取厚度为10μm的聚丙烯多孔薄膜作为多孔基膜;
2)制备三氧化二铝浆料,采用浸蘸涂布的方式在多孔基膜的两表面涂布三氧化二铝浆料,烘干形成3μm的无机涂层;
3)制备包括聚丙烯酸树脂和聚偏二氟乙烯的浆料,采用凹版涂覆的方式在两无机涂层的表面涂布浆料,烘干形成有机涂层,有机涂层包括纵向设置的条状涂覆体和点状涂覆体,相邻两条状涂覆体之间分布有若干点状涂覆体。相邻两条状涂覆体之间的距离为1mm。条状涂覆体的宽度为50μm,条状涂覆体的宽度为50μm,条状涂覆体的厚度为2μm。点状涂覆体的面积为1mm2,点状涂覆体的厚度为2μm。
其余同对比例1,这里不再赘述。
实施例8
与实施例1不同的是:条状涂覆体的厚度为2μm。点状涂覆体的厚度为 1μm。
其余同实施例1,这里不再赘述。
实施例9
与实施例1不同的是:条状涂覆体的厚度为2μm。点状涂覆体的厚度为 4μm。
其余同实施例1,这里不再赘述。
性能测试
对对比例1~2和实施例1~7的锂离子电池进行以下测试:
1)循环性能测试:将锂离子电池在25℃下采用0.5C的倍率充电,0.5C 的倍率放电,依次进行400个循环,在室温下测试0.5C下电池的容量,并与循环前电池室温容量进行比较,计算循环后容量保持率,容量保持率的计算公式如下:容量保持率=(0.5C下电池的容量/循环前电池室温容量)×100%。
2)高温存储测试:将锂离子电池在在4.2V下进行60℃存储,存储时间为30天,记录存储前后电池的厚度,并计算电池的厚度膨胀率其计算公式如下:厚度膨胀率=[(存储后电池厚度-存储前电池厚度)/存储前电池厚度]×100%。
3)安全性能测试:
针刺安全性能测试:将电池以恒流和恒压的方式充满电至4.2V后,用Φ3mm~Φ8mm的耐高温钢针,以10mm/s~40mm/s的速度,从垂直于电池极板的方向贯穿,钢针停留在电池中1h。
热箱安全测试:以2℃/min的速度从80℃开始升温,至120℃保持2h,至150℃保持2h,至200℃保持30min。
定义安全性能测试的结果:“未冒烟、未起火、未爆炸”为“通过”;“冒烟、有火星、未爆炸”为“待定”;“起火爆炸”为“失效”。
4)注液效率测试:取每个实施例/对比例值得的电池各10个,对电池进行注液,记录每个电池的注液时间,并计算各类电池的平均注液时间,以此作为衡量注液效率的指标。
以上各项测试的结果如表1所示。
表1锂离子电池性能测试结果
由表1的测试结果可以看出,本发明的锂离子电池与对比例相比,容量保持率和安全性能得到了提升,而且厚度膨胀率明显小于对比例,注液时间也短于对比例。由此可知,本发明既提升了锂离子电池的循环性能、安全性能和注液效率,也改善了锂离子电池的变形问题。
具体的,由对比例1和对比例2对比可知,当仅在多孔基膜的表面设置无机涂层时,其仅能改善电池的安全性能,而循环性能和变形问题均得不到改善。由对比例1和实施例1~2对比可知,当仅在多孔基膜的表面设置有机涂层,其既能改善电池的安全性能,也能改善电池的循环性能和变形问题。由实施例 1~2和对比例3~7对比可知,当多孔基膜的表面既设置有有机涂层也设置有无机涂层时,其与仅设置有机涂层的隔膜相比,电池的安全性能、循环性能和变形问题均得到了更好的改善。由对比例3~4和实施例1对比可以看出,当有机涂层完全呈点状分布时,其循环性能改善效果比本发明的差,而当有机涂层完全呈线状分布时,其对变形问题的改善效果比本发明的差。由实施例1和实施例8~9对比可知,当有机涂层中条状涂覆体和点状涂覆体设置在合适的范围内时,且点状涂覆体的厚度大于条状涂覆体的厚度时,厚度膨胀率更低,因为其粘接得更好,而且有更多的膨胀空间。由对比例4和实施例1~9对比可知,当有机涂层呈横向设置的条状分布时,其注液效率低于本发明中呈纵向设置的条状涂覆体,本发明的有机涂层之所以有利于提升注液效率的具体原理示意图参见图10。
根据上述说明书的揭示和教导,本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此,本发明并不局限于上述的具体实施方式,凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。
Claims (13)
1.一种锂离子电池用隔膜,其特征在于,包括多孔基膜以及设置于所述多孔基膜至少一面的有机涂层,所述有机涂层由包括粘接性有机聚合物的浆料涂布形成,所述有机涂层包括纵向设置的条状涂覆体和点状涂覆体,所述点状涂覆体设置于相邻两所述条状涂覆体之间。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池用隔膜,其特征在于,所述条状涂覆体的长度为20~1000mm,所述条状涂覆体的宽度为2~500μm,所述条状涂覆体的厚度为0.5~10μm。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池用隔膜,其特征在于,相邻两所述条状涂覆体之间的距离为0.01~10mm。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池用隔膜,其特征在于,所述条状涂覆体为直线型和/或弧线型。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池用隔膜,其特征在于,所述点状涂覆体的面积为1μm2~10mm2,所述点状涂覆体的厚度为0.5~10μm。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池用隔膜,其特征在于,所述条状涂覆体与所述点状涂覆体的厚度比为1:(0.5~2)。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池用隔膜,其特征在于,还包括无机涂层,所述无机涂层设置于所述多孔基膜的表面,和/或所述无机涂层设置于所述多孔基膜与所述有机涂层之间。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池用隔膜,其特征在于,所述有机涂层的面积为所述多孔基膜面积的2~98%,或所述有机涂层的面积为所述无机涂层面积的2~98%。
9.根据权利要求1所述的锂离子电池用隔膜,其特征在于,所述粘接性有机聚合物包括聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、偏氟乙烯-六氟丙烯聚合物、聚丙烯腈、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、丁二烯-丙烯腈聚合物、乙酸乙酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸-苯乙烯聚合物和丁苯橡胶中的至少一种。
10.根据权利要求7所述的锂离子电池用隔膜,其特征在于,所述无机涂层包括无机颗粒,所述无机颗粒为三氧化二铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、二氧化铈、氧化钙、勃姆石、氢氧化镁、碳酸钙和钛酸钡中的至少一种。
11.根据权利要求7所述的锂离子电池用隔膜,其特征在于,所述无机涂层通过浸蘸涂布、凹版印刷、丝网印刷、喷雾涂布、流延涂布、转移涂布或挤压涂布涂覆在所述多孔基膜上,所述有机涂层通过凹版印刷、丝网印刷、喷雾涂布、柔版印刷、转移涂布或挤压涂布涂覆在所述多孔基膜上和/或所述无机涂层上。
12.根据权利要求1所述的锂离子电池用隔膜,其特征在于,所述多孔基膜为聚丙烯薄膜、聚乙烯薄膜或聚乙烯/聚丙烯复合膜。
13.一种锂离子电池,包括正极片、负极片、间隔于所述正极片和所述负极片之间的隔膜,以及电解液,其特征在于:所述隔膜为权利要求1~12中任意一项所述的锂离子电池用隔膜。
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