CN112670667A - 一种隔膜、电池及隔膜的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种隔膜、电池及隔膜的制造方法。隔膜包括：基膜、第一涂层和第二涂层，所述基膜的至少一侧设置有所述第一涂层和所述第二涂层，所述第一涂层设置于所述基膜上，且所述第二涂层设置于所述第一涂层上，所述第一涂层和所述第二涂层中的一者上设置有凸起部，所述第一涂层和所述第二涂层中的另一者上设置有凹槽部，所述凸起部容置于所述凹槽部内，且所述凸起部和所述凹槽部适配。这样，可以增强第一涂层和第二涂层之间的粘接力的大小，从而增强基膜、第一涂层和第二涂层之间的粘接效果，同时还可以减轻整个隔膜的总厚度。

Description

一种隔膜、电池及隔膜的制造方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种隔膜、电池及隔膜的制造方法。

背景技术

随着电子技术的发展，对电池的安全要求越来越高，因而对电池的隔膜的要求也越来越高。但是在实际的使用过程中，电池朝着轻量化的方向发展，因而通常需要降低隔膜的厚度，但是降低隔膜的厚度又会导致电池的各个结构层之间的粘接效果较差。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种隔膜、电池及隔膜的制造方法，解决了电池的各个结构层之间的粘接效果较差的问题。

为了达到上述目的，本发明实施例提供一种隔膜，包括：基膜、第一涂层和第二涂层，所述基膜的至少一侧设置有所述第一涂层和所述第二涂层，所述第一涂层设置于所述基膜上，且所述第二涂层设置于所述第一涂层上，所述第一涂层和所述第二涂层中的一者上设置有凸起部，所述第一涂层和所述第二涂层中的另一者上设置有凹槽部，所述凸起部容置于所述凹槽部内，且所述凸起部和所述凹槽部适配。

可选地，当所述第一涂层上设置有所述凸起部，所述第二涂层上设置有所述凹槽部时，所述第一涂层的中间位置和边缘位置均设置有所述凸起部。

可选地，当所述第一涂层上设置有所述凹槽部，所述第二涂层上设置有所述凸起部时，所述第二涂层的中间位置和边缘位置均设置有所述凸起部。

可选地，所述凸起部的数量为至少两个，且至少两个所述凸起部中任意相邻两个所述凸起部等间隔设置。

可选地，所述凸起部的厚度大于或等于0.5微米，小于或等于2微米，所述第一涂层的厚度大于或等于0.5微米，小于或等于2微米。

可选地，所述凹槽部的厚度大于或等于0.5微米，小于或等于2微米，所述第二涂层上除所述凹槽部外的其他区域的厚度大于或等于1微米，小于或等于3微米。

可选地，所述基膜的厚度大于或等于4微米，且小于或等于20微米。

可选地，所述凸起部的宽度为所述基膜的宽度的5％～20％。

本发明还提供一种电池，包括上述的隔膜。

本发明还提供一种隔膜的制造方法，包括：

制取第一涂层浆料，所述第一涂层浆料的固含量为10％～50％，粘度为50～500毫帕·秒；

制取第二涂层浆料，所述第二涂层浆料的固含量为0.1％～20％，粘度为10～500毫帕·秒；

获取基膜，将所述第一涂层浆料涂布在所述基膜上；

烘干所述基膜上的第一涂层浆料，并将所述第二涂层浆料涂布在烘干后的第一涂层浆料上，以得到隔膜。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：由于基膜的至少一侧设置有第一涂层和第二涂层，且第一涂层和第二涂层之间可以通过凸起部和凹槽部连接，这样，可以增强第一涂层和第二涂层之间的粘接力的大小，从而增强基膜、第一涂层和第二涂层之间的粘接效果，同时还可以减轻整个隔膜的厚度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种隔膜的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种隔膜的制作方法的流程图。

具体实施方式

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作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。

如图1所示，图1为本发明实施例提供的一种隔膜的结构示意图，如图1所示，隔膜包括：基膜10、第一涂层20和第二涂层30，所述基膜10的至少一侧设置有所述第一涂层20和所述第二涂层30，所述第一涂层20设置于所述基膜10上，且所述第二涂层30设置于所述第一涂层20上，所述第一涂层20和所述第二涂层30中的一者上设置有凸起部21，所述第一涂层20和所述第二涂层30中的另一者上设置有凹槽部31，所述凸起部21容置于所述凹槽部31内，且所述凸起部21和所述凹槽部31适配。

其中，本发明实施例的工作原理可以参见以下表述：

由于基膜10的至少一侧设置有第一涂层20和第二涂层30，第一涂层20设置于基膜10上，且第二涂层30设置于第一涂层20上(也可以理解为第一涂层20的第一表面与基膜10连接，第一涂层20的第二表面与第二涂层30连接，第一表面和第二表面可以为相对设置的两表面)，同时由于第一涂层20和第二涂层30之间通过凸起部21和凹槽部31连接，这样，增强了基膜10、第一涂层20和第二涂层30之间的粘接效果，同时，由于凸起部21和凹槽部31的存在，从而进一步增强了第一涂层20和第二涂层30之间的粘接力，即使得整个隔膜的整体性能更好，从而可以减少隔膜的厚度，当隔膜应用于电池中时，可以降低整个电池的体积和质量，提高电池的能量密度。

另外，基膜10相对的两侧均可以设置有第一涂层20和第二涂层30，例如参见图1。

需要说明的是，无机材料可以降低隔膜的热收缩性，从而增强电池的安全性能。当凸起部21设置于第一涂层20上时，凸起部21与第一涂层20的制作材料可以相同，当凸起部21设置于第二涂层30上时，凸起部21与第二涂层30的制作材料可以相同；同理，凹槽部31也可以参见上述凸起部21的相应表述。

另外，第一涂层20和第二涂层30的制作材料可以不相同，例如：第一涂层20可以为无机材料制成的涂层，而第二涂层30为有机材料制成的涂层，这样，当第一涂层20上设置有凸起部21时，则使得第一涂层20对应凸起部21的区域和凸起部21的厚度之和较大，从而可以降低整个隔膜的热收缩性，从而增强电池的安全性能。

同时，由于第二涂层30的有机材料在除凹槽部31之外的其他区域比在凹槽部31的分布更多，这样，可以进一步增强电池的各个结构层(即基膜10、第一涂层20和第二涂层30)之间的粘接性，保证电池的循环性能。

需要说明的是，基膜10的制作材料在此不做限定，例如：基膜10可以为聚乙烯膜(也可以被称作为PE膜)或者聚丙烯膜(也可以被称作为PP膜)，当然，基膜10还可以为复合膜，如可以为两层PP膜之间设置一个PE膜，即PP膜、PE膜和PP膜依次层叠设置。

作为一种可选的实施方式，所述基膜10的厚度大于或等于4微米，且小于或等于20微米。这样，可以保证隔膜的厚度较小的同时，还可以保证隔膜的各个结构层之间的粘接性能较好，即同时兼顾了隔膜的厚度较小以及各个结构层之间的粘接性能较好的两个优点。

其中，第一涂层20可以采用无机材料制成，这样，第一涂层20也可以被称作为无机组分涂层，而上述无机材料可以为金属元素的氧化物，金属材料的氮化物，以及金属材料的碳化物中的至少一种，而金属元素可以包括铝、镁、钛、钡、硅、锆和钇等金属元素中的至少一种。进一步地，第一涂层20可以包含氧化铝和勃姆石等材料制成。

其中，第二涂层30可以采用有机材料制成，这样，第二涂层30也可以被称作为有机组分涂层，而有机材料可以包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯吡咯烷(PVP)、聚乙酰亚胺(PEI)，聚乙烯醇(PVA)、聚烯丙基胺(PAH)和聚丙烯酸(PAA)中的至少一种。

其中，凸起部21可以在第一涂层20或者第二涂层30上随机分布，相应的，凹槽部31与凸起部21对应分布。

另外，凸起部21还可以在第一涂层20或第二涂层30上的特定位置设置。

作为一种可选的实施方式，当所述第一涂层20上设置有所述凸起部21，所述第二涂层30上设置有所述凹槽部31时，所述第一涂层20的中间位置和边缘位置均设置有所述凸起部21。

作为另一种可选的实施方式，当所述第一涂层20上设置有所述凹槽部31，所述第二涂层30上设置有所述凸起部21时，所述第二涂层30的中间位置和边缘位置均设置有所述凸起部21。

由于在第一涂层20和第二涂层30的中间位置和边缘位置的热收缩性较差，可以在第一涂层20或第二涂层30的中间位置和边缘位置等特定位置设置凸起部21，这样，可以进一步增强隔膜的热收缩性。另外，当隔膜应用于电池中时，通过第一涂层20或第二涂层30的中间位置和边缘位置等特定位置设置凸起部21的方式，同样可以增强隔膜与电池的正负极片间的粘接力，从而进一步改善隔膜的热收缩性能。

作为另一种可选的实施方式，所述凸起部21的数量为至少两个，且至少两个所述凸起部21中任意相邻两个所述凸起部21等间隔设置。这样，可以进一步增强第一涂层20和第二涂层30之间的粘接性能。

另外，凸起部21和凹槽部31的具体尺寸大小在此也不做限定。

例如：作为一种可选的实施方式，所述凸起部21的厚度大于或等于0.5微米，小于或等于2微米，所述第一涂层20的厚度大于或等于0.5微米，小于或等于2微米。

作为一种可选的实施方式，所述凹槽部31的厚度大于或等于0.5微米，小于或等于2微米，所述第二涂层30上除所述凹槽部31外的其他区域的厚度大于或等于1微米，小于或等于3微米。

作为一种可选的实施方式，所述凸起部21的宽度为所述基膜10的宽度的5％～20％。

这样，凸起部21以及凹槽部31采用上述实施方式中的尺寸，既能保证隔膜的厚度较小，同时又能保证隔膜的各个结构层之间的粘接性能较好，另外还能保证热收缩性较好，即当隔膜应用于电池中时，可以保证电池的安全性能较好。

下面以一种具体实施例来举例说明：

基膜10可以选用5um湿法PE隔膜；第一涂层20的制作材料选用氧化铝，第一涂层20上的凸起部21的宽度为隔膜总宽度的8％，厚度为1um，第一涂层20的其他区域厚度为0.5um；第二涂层30选用聚偏氟乙烯PVDF，凹槽部31的厚度为0.5um，第二涂层30上除凹槽部31的其他区域的厚度为1um，这样最后隔膜的总厚度为8um。

本发明实施例还提供一种电池，包括上述实施例中的隔膜，由于本实施例中的电池包括上述实施例中的隔膜，因而具有与上述实施例相同的有益技术效果，而隔膜的结构也可以参见上述实施例中的隔膜的相应表述，具体在此不再赘述。

本发明实施例还提供一种隔膜的制造方法，包括以下步骤：

步骤201、制取第一涂层浆料，所述第一涂层浆料的固含量为10％～50％，粘度为50～500毫帕·秒；

其中，第一涂层浆料的制备过程可以参见以下表述：称取第一预设数量的氧化铝颗粒，加入溶剂、粘结剂、增稠剂，以第一预设速度打散，形成第一涂层浆料，并过筛。

步骤202、制取第二涂层浆料，所述第二涂层浆料的固含量为0.1％～20％，粘度为10～500毫帕·秒；

其中，第二涂层浆料的制备过程可以参见以下表述：称取第二预设数量的PVDF，加入溶剂，以第二预设速度打散，形成第二涂层浆料。

其中，第一预设数量和第二预设数量可以相同，当然也可以不相同；第一预设速度和第二预设速度可以相同，当然，也可以不相同。

步骤203、获取基膜，将所述第一涂层浆料涂布在所述基膜上；

步骤204、烘干所述基膜上的第一涂层浆料，并将所述第二涂层浆料涂布在烘干后的第一涂层浆料上，以得到隔膜。

其中，涂布时可以采用微凹版涂布方式，而凸起部所在区域对应的凹版辊的雕刻深度可以加大，从而实现对凸起部所在区域的厚度控制，同理，凹槽部区域的厚度也可以参见上述凸起部所在的区域的厚度的控制方法。

需要说明的是，在步骤204中，在将第二涂层浆料涂布在烘干后的第一涂层浆料上之后，也可以对第二涂层浆料进行烘干处理。

这样，通过上述步骤，可以使得制得的隔膜的各个结构层之间的粘接性能较好，且安全性能较高。

当然，本发明实施例还可以提供一种电池的制作方法，包括以下步骤：

制作正极片以及负极片；

将正极片、负极片和根据上述实施例制作的隔膜进行组装，以得到电池。

其中，正极片的制作材料以及制作过程可以参见以下表述：

将正极活性材料LiCoO2、粘结剂PVDF、导电剂按照质量比97.5:1.5:1.0溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)中搅拌均匀制成浆料，均匀涂布在正极集流体铝箔上，烘干，辊压，分切后制成电池的正极片；其中正极活性材料还可以为NCM或NCA三元材料或磷酸铁锂材料等正极材料；其各组分比例也不局限上述一种。所述制作过程为本领域常规工序，所采用的工艺参数(如搅拌参数、涂布速度、辊压速度和压力)和浆料特性和极片设计为本领域常规数值即可。

其中，负极片的做作材料以及制作过程可以参见以下表述：

将负极活性材料人造石墨、粘结剂SBR、增稠剂CMC和导电剂按照质量比96.5:1.5:1.5:0.5溶于去离子水中搅拌均匀制成浆料，均匀涂布在负极集流体铜箔上，烘干，辊压，分切后制成电池的负极片；其中负极活性材料还可以为SixO和石墨混合材料、Si/C复合材料或纳米硅材料等负极材料；其各组分比例也不局限上述一种。所述制作过程为本领域常规工序，所采用的工艺参数(如搅拌参数、涂布速度、辊压速度和压力)和浆料特性和极片设计为本领域常规数值即可。

而电池的组装过程可以参见以下表述：

将制备的正极片、负极片，隔膜，使用卷绕机卷绕制得卷绕结构的卷芯，采用铝塑膜封装，真空状态下烘烤48小时去除水分后，注入电解液，在对电池进行化成和分选，得到方形软包电池C1。

这样，通过上述步骤可以使得制得的电池的安全性能较好，且电池的隔膜中的各结构层之间的粘接性能较好。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种隔膜，其特征在于，包括：基膜、第一涂层和第二涂层，所述基膜的至少一侧设置有所述第一涂层和所述第二涂层，所述第一涂层设置于所述基膜上，且所述第二涂层设置于所述第一涂层上，所述第一涂层和所述第二涂层中的一者上设置有凸起部，所述第一涂层和所述第二涂层中的另一者上设置有凹槽部，所述凸起部容置于所述凹槽部内，且所述凸起部和所述凹槽部适配。

2.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，当所述第一涂层上设置有所述凸起部，所述第二涂层上设置有所述凹槽部时，所述第一涂层的中间位置和边缘位置均设置有所述凸起部。

3.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，当所述第一涂层上设置有所述凹槽部，所述第二涂层上设置有所述凸起部时，所述第二涂层的中间位置和边缘位置均设置有所述凸起部。

4.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述凸起部的数量为至少两个，且至少两个所述凸起部中任意相邻两个所述凸起部等间隔设置。

5.根据权利要求2所述的隔膜，其特征在于，所述凸起部的厚度大于或等于0.5微米，小于或等于2微米，所述第一涂层的厚度大于或等于0.5微米，小于或等于2微米。

6.根据权利要求2所述的隔膜，其特征在于，所述凹槽部的厚度大于或等于0.5微米，小于或等于2微米，所述第二涂层上除所述凹槽部外的其他区域的厚度大于或等于1微米，小于或等于3微米。

7.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述基膜的厚度大于或等于4微米，且小于或等于20微米。

8.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述凸起部的宽度为所述基膜的宽度的5％～20％。

9.一种电池，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的隔膜。

10.一种隔膜的制造方法，其特征在于，包括：

制取第一涂层浆料，所述第一涂层浆料的固含量为10％～50％，粘度为50～500毫帕·秒；

制取第二涂层浆料，所述第二涂层浆料的固含量为0.1％～20％，粘度为10～500毫帕·秒；

获取基膜，将所述第一涂层浆料涂布在所述基膜上；

烘干所述基膜上的第一涂层浆料，并将所述第二涂层浆料涂布在烘干后的第一涂层浆料上，以得到隔膜。

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