CN113410581A - 一种隔膜及包括该隔膜的锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种隔膜及包括该隔膜的锂离子电池，所述隔膜是采用含有非全覆盖涂覆的涂胶层的隔膜，非全覆盖涂覆的涂胶层在锂离子电池的内部，如正极与隔膜之间、负极与隔膜之间增加大量的通道，在锂离子电池处于高温环境下可以排出隔膜中心区域的热量，降低电池温度，减缓丙酸乙酯与正负极活性物质的副反应，同时搭配低熔点的极耳胶层，由于该种极耳胶层熔点较低，易在高温下被隔膜中心区域产生的大量热与产气溶解冲破，进而形成排热排气通道，避免由隔膜中心区域鼓胀而引起的电芯本体变形或爆炸，避免电芯发生正负极短路引起着火，达到提升电池安全的效果。

Description

一种隔膜及包括该隔膜的锂离子电池
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种隔膜及包括该隔膜的锂离子电池，所述锂离子电池为一种具有高安全性能的高电压锂离子电池。
背景技术
近年来，锂离子电池在智能手机、平板电脑、智能穿戴、电动工具和电动汽车等领域得到了广泛的应用。随着锂离子电池的广泛应用，消费者对锂离子电池的使用环境、需求不断提高，这就要求锂离子电池能够兼顾高低温性能的同时具有高安全性。
目前，锂离子电池在使用过程中存在安全隐患，例如当电池处于持续高温等一些极端的使用情况下容易发生严重的安全事故，起火甚至爆炸。造成这些问题的主要原因一方面是正极材料在高温高电压下结构不稳定，金属离子极易从正极中溶出并在负极表面还原沉积，从而破坏负极SEI膜的结构，导致负极阻抗和电池厚度不断增大，导致电芯温度持续上升，热量不断积蓄无法释放引起安全事故；另一方面是电解液在高温高电压下易分解，电解液容易在正极表面发生氧化分解产生大量的气体，从而导致电池鼓胀和电极界面破坏，电池安全性能明显变差。
因此能够开发在不影响电池电化学性能的前提下，同时具有高安全性的高电压锂离子电池是目前的首要任务。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的锂离子电池在使用过程中存在的安全隐患、电芯安全性能与电化学性能未能兼顾等问题，提供一种隔膜及包括该隔膜的锂离子电池。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种隔膜，所述隔膜包括隔膜基材，所述隔膜还包括第一涂胶层和/或第二涂胶层；第一涂胶层内存在第一通道，且所述第一通道连通隔膜中心区域和隔膜边缘区域；和/或；第二涂胶层内存在第二通道，且所述第二通道连通隔膜中心区域和隔膜边缘区域。
根据本发明，所述隔膜设置在正极和负极之间。
根据本发明，所述第一涂胶层设置在正极和隔膜基材之间，和/或，所述第二涂胶层设置在负极和隔膜基材之间。
本发明中，所述的隔膜边缘区域是指隔膜边缘宽度0.5～10mm的区域，所述隔膜中心区域是指隔膜的非边缘区域。在电芯中，所述的隔膜边缘区域是指电芯中不和正极或负极相对的隔膜所在的区域，如如上所述的隔膜边缘宽度0.5～10mm的区域；所述的隔膜中心区域是指电芯中和正极或负极相对的隔膜所在的区域，如如上所述的隔膜的非边缘区域。
根据本发明，所述第一通道的宽度为0.5mm～20mm，例如为0.5mm～10mm，还例如为0.5mm～6mm。
根据本发明，所述第一通道的总数量为25～1414条/m2，例如为100～1200条/m2。
根据本发明，所述第一通道可以是呈网状分布，也可以是呈条状分布。
根据本发明，所述第二通道的宽度为0.5mm～20mm，例如为0.5mm～10mm，还例如为0.5mm～6mm。
根据本发明，所述第二通道的总数量为25～1414条/m2，例如为100～1200条/m2。
根据本发明，所述第二通道可以是呈网状分布，也可以是呈条状分布。
根据本发明，所述第一涂胶层包括若干彼此相邻设置的第一涂胶区和第一非涂胶区，且所述第一涂胶区呈条状分布，所述第一非涂胶区呈条状分布；所述第一涂胶区内涂覆第一涂胶，所述第一非涂胶区内不涂覆第一涂胶；所述第一非涂胶区即第一通道(如设置在正极和隔膜基材之间的第一通道)，即此时所述第一通道是呈条状分布的。
根据本发明，所述第二涂胶层包括若干彼此相邻设置的第二涂胶区和第二非涂胶区，且所述第二涂胶区呈条状分布，所述第二非涂胶区呈条状分布；所述第二涂胶区内涂覆第二涂胶，所述第二非涂胶区内不涂覆第二涂胶；所述第二非涂胶区即第二通道(如设置在负极和隔膜基材之间的第二通道)，即此时所述第二通道是呈条状分布的。
根据本发明，所述第一涂胶层包括若干彼此相邻设置的第三涂胶区和第三非涂胶区，且所述第三涂胶区呈点状分布，第三涂胶区内形成呈网状分布的第三非涂胶区，所述第三涂胶区内涂覆第三涂胶，所述第三非涂胶区内不涂覆第三涂胶；所述第三非涂胶区即第一通道(如设置在正极和隔膜基材之间的第一通道)，即此时所述第一通道是呈网状分布的。
根据本发明，所述第二涂胶层包括若干彼此相邻设置的第四涂胶区和第四非涂胶区，且所述第四涂胶区呈点状分布，第四涂胶区内形成呈网状分布的第四非涂胶区，所述第四涂胶区内涂覆第四涂胶，所述第四非涂胶区内不涂覆第四涂胶；所述第四非涂胶区即第二通道(如设置在负极和隔膜基材之间的第二通道)，即此时所述第二通道是呈网状分布的。
根据本发明，所述第一涂胶包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-聚六氟丙烯共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醚、聚乙烯、聚环氧乙烷、烷基化聚环氧乙烷、聚丙烯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸乙酯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚乙烯吡啶、聚乙烯吡咯烷酮、苯乙烯-丁二烯橡胶、聚偏氟乙烯、丙烯腈-丁二烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯单体(EPDM)橡胶、磺化EPDM橡胶、苯乙烯-丁烯橡胶、含氟橡胶、丁苯橡胶、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、芳纶树脂、聚丙烯酸、羟丙基纤维素、再生纤维素和其混合物聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯改性及其共聚物、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、芳纶树脂、聚丙烯酸中至少一种。
根据本发明，所述第二涂胶包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-聚六氟丙烯共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醚、聚乙烯、聚环氧乙烷、烷基化聚环氧乙烷、聚丙烯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸乙酯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚乙烯吡啶、聚乙烯吡咯烷酮、苯乙烯-丁二烯橡胶、聚偏氟乙烯、丙烯腈-丁二烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯单体(EPDM)橡胶、磺化EPDM橡胶、苯乙烯-丁烯橡胶、含氟橡胶、丁苯橡胶、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、芳纶树脂、聚丙烯酸、羟丙基纤维素、再生纤维素和其混合物中至少一种。
根据本发明，所述第三涂胶包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-聚六氟丙烯共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醚、聚乙烯、聚环氧乙烷、烷基化聚环氧乙烷、聚丙烯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸乙酯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚乙烯吡啶、聚乙烯吡咯烷酮、苯乙烯-丁二烯橡胶、聚偏氟乙烯、丙烯腈-丁二烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯单体(EPDM)橡胶、磺化EPDM橡胶、苯乙烯-丁烯橡胶、含氟橡胶、丁苯橡胶、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、芳纶树脂、聚丙烯酸、羟丙基纤维素、再生纤维素和其混合物中至少一种。
根据本发明，所述第四涂胶包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-聚六氟丙烯共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醚、聚乙烯、聚环氧乙烷、烷基化聚环氧乙烷、聚丙烯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸乙酯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚乙烯吡啶、聚乙烯吡咯烷酮、苯乙烯-丁二烯橡胶、聚偏氟乙烯、丙烯腈-丁二烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯单体(EPDM)橡胶、磺化EPDM橡胶、苯乙烯-丁烯橡胶、含氟橡胶、丁苯橡胶、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、芳纶树脂、聚丙烯酸、羟丙基纤维素、再生纤维素和其混合物中至少一种。
根据本发明，所述第一涂胶、第二涂胶、第三涂胶、第四涂胶相同或不同，优选为相同。
根据本发明，所述第一涂胶层为非全覆盖涂覆，即第一涂胶区和第一非涂胶区彼此相邻设置，且所述第一涂胶区的幅宽为0.5mm～20mm，所述第一非涂胶区的幅宽为0.5mm～20mm。
根据本发明，所述第二涂胶层为非全覆盖涂覆，即第二涂胶区和第二非涂胶区彼此相邻设置，且所述第二涂胶区的幅宽为0.5mm～20mm，所述第二非涂胶区的幅宽为0.5mm～20mm。
根据本发明，所述第一涂胶层为非全覆盖涂覆，即第三涂胶区呈点状分布，所述第三非涂胶区呈网状分布，且所述第三涂胶区的幅宽为0.5mm～20mm，所述第三非涂胶区的幅宽为0.5mm～20mm。
根据本发明，所述第二涂胶层为非全覆盖涂覆，即第四涂胶区呈点状分布，所述第四非涂胶区呈网状分布，且所述第四涂胶区的幅宽为0.5mm～20mm，所述第四非涂胶区的幅宽为0.5mm～20mm。
根据本发明，所述第一涂胶层的厚度为0.5～5μm，例如为0.5μm、0.8μm、1μm、1.2μm、1.5μm、1.8μm、2μm、3μm、4μm或5μm。
根据本发明，所述第二涂胶层的厚度为0.5～5μm，例如为0.5μm、0.8μm、1μm、1.2μm、1.5μm、1.8μm、2μm、3μm、4μm或5μm。
根据本发明，所述隔膜还包括陶瓷层。
根据本发明，所述陶瓷层设置在隔膜基材和第一涂胶层之间；和/或，所述陶瓷层设置在隔膜基材和第二涂胶层之间。
根据本发明，所述陶瓷层包括陶瓷颗粒和粘结剂。
根据本发明，所述陶瓷层还包括增稠剂。
根据本发明，所述陶瓷层包括如下质量百分含量的各组分：50～99wt％的陶瓷颗粒、1～50wt％的粘结剂和0～10wt％的增稠剂。
根据本发明，所述陶瓷颗粒选自氧化铝、勃姆石、氧化镁和氢氧化镁中的一种或多种。
根据本发明，所述粘结剂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯改性及其共聚物、聚酰亚胺、聚丙烯腈和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。
根据本发明，所述增稠剂选自羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素锂中的一种或两种。
根据本发明，所述陶瓷层的厚度为0.5～5μm，例如为0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm或5μm。
根据本发明，所述隔膜基材的厚度为3～20μm，例如为3μm、5μm、8μm、10μm、15μm、18μm或20μm。
根据本发明，所述隔膜基材选自聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯和聚丙烯复合材料、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚苯乙烯、聚对苯撑中的至少一种。
传统的解决电池安全性能主要是通过在隔膜表面涂敷一层耐热性涂层提升隔膜的耐热性能，此举虽然在一定程度上对电池安全性能做到一定的提升，然而此方案只是降低了电池由于隔膜收缩造成正负极短路带来的风险，仍然存在电池在高温下热失控的风险。本发明通过在隔膜与正负极之间形成大量的连通隔膜中心区域和隔膜边缘区域的通道(例如第一非涂胶区、第二非涂胶区、第三非涂胶区和第四非涂胶区的设置)，一方面提升电池的残液量，提升电池倍率、长循环性能；另一方面保证电池在高温下，隔膜中心区域由于高温产生的气体可以沿着该通道从隔膜边缘区域排出电芯本体，避免隔膜中心区域鼓胀引起电芯本体变形，避免电池发生正负极短路达到提升电池安全的效果。
本发明还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括上述的隔膜。
根据本发明，所述锂离子电池还包括极片和极耳，所述极耳设置在极片的一端，所述极耳包括金属导体和极耳胶层，所述金属导体的第一端为焊接端，所述金属导体的与第一端相对的第二端为探出端，所述焊接端与所述探出端之间形成极耳胶区域，在所述极耳胶区域上设置极耳胶层，所述极耳胶层环绕所述金属导体一周。
根据本发明，所述极耳用于与外部连通导电。
根据本发明，所述极耳胶层包括第一树脂外层、第二树脂芯层、第三树脂内层，第二树脂芯层设于第一树脂外层和第三树脂内层之间，第一树脂外层、第二树脂芯层、第三树脂内层依次复合在一起。
根据本发明，所述第一树脂外层包括聚丙烯或酸改性的聚丙烯。
根据本发明，所述第二树脂芯层包括聚丙烯。
根据本发明，所述第三树脂内层包括聚丙烯或酸改性的聚丙烯。
根据本发明，所述第一树脂外层的熔点为90～140℃，厚度为10～20μm。
根据本发明，所述第二树脂芯层的熔点为140～180℃，厚度为30～70μm。
根据本发明，所述第三树脂内层的熔点为90～140℃，厚度为10～20μm。
本发明的极耳胶层可以在一定温度下发生熔融，在极耳位置形成与外界连通的第三通道，该第三通道可以及时排出电解液和多余的气体，达到进一步提升电池安全性能的效果。
根据本发明，所述极片包括正极片和负极片。
根据本发明，所述正极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体一侧或两侧表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性物质、导电剂和粘结剂。
根据本发明，所述负极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体一侧或两侧表面的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括负极活性物质、导电剂和粘结剂。
作为能够嵌入和脱嵌锂的正极活性物质，例如锂氧化物、锂磷氧化物、锂硫化物或包含锂的层间化合物等含锂化合物是合适的，可以示例出锂金属复合氧化物。构成锂金属复合氧化物的金属元素例如为选自Mg、Al、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Y、Zr、Sn、Sb、W、Pb和Bi中的至少1种。其中，优选包含选自Co、Ni、Mn和Al中的至少1种。作为适宜的锂金属复合氧化物的一个例子，可列举出含有Co、Ni和Mn的锂金属复合氧化物、含有Co、Ni和Al的锂金属复合氧化物。优选的，所述的正极活性物质选自钴酸锂或经过Al、Mg、Mn、Cr、Ti、Zr中两种或多种元素掺杂包覆处理的钴酸锂，所述经过Al、Mg、Mn、Cr、Ti、Zr中两种或多种元素掺杂包覆处理的钴酸锂的化学式为LixCo1-y1-y2-y3-y4Ay1By2Cy3Dy4O2；0.95≤x≤1.05，0.01≤y1≤0.1，0.01≤y2≤0.1，0≤y3≤0.1，0≤y4≤0.1，A、B、C、D选自Al、Mg、Mn、Cr、Ti、Zr中两种或多种元素。
根据本发明，所述经过Al、Mg、Mn、Cr、Ti、Zr中两种或多种元素掺杂包覆处理的钴酸锂的中值粒径D50为10～17μm，比表面积BET为0.15～0.45m2/g。
作为负极活性物质层中包含的负极活性物质，只要是能够吸藏、释放锂离子的材料就没有特别限制，例如可列举出碳材料、锂金属、能与锂形成合金的金属或包含该金属的合金化合物等。作为碳材料，可以使用天然石墨、难石墨化性碳、人造石墨等石墨类、焦炭类等，作为合金化合物，可列举出包含至少1种能与锂形成合金的金属。作为能与锂形成合金的元素，优选为硅、锡，也可以使用这些与氧结合而成的氧化硅、氧化锡等。另外，可以使用将上述碳材料与硅、锡的化合物混合而成者。除了上述之外，还可以使用相对于钛酸锂等金属锂的充放电的电位高于碳材料等者。优选的，所述的负极活性物质为石墨或含1～12wt.％SiOx或Si的石墨复合材料。
导电剂应不受特别限制，只要它不会引起电池的内部环境中的副反应并且不会引起电池中的化学变化、而且具有优异的导电性即可。导电剂通常可以为石墨或导电碳或碳纳米管，并且例如可以为但不限于选自由如下构成的组中的一种：石墨，如天然石墨或人造石墨；炭黑类，如炭黑、乙炔黑、科琴黑(Ketjen black)、DENKA炭黑(Denka black)、热裂法炭黑、槽法炭黑、炉黑、灯黑和热裂法炭黑；晶体结构为石墨烯或石墨的碳类材料；导电纤维，如碳纤维和金属纤维；氟化碳；金属粉末，如铝粉和镍粉；导电晶须，如锌氧化物和钛酸钾；导电氧化物，如钛氧化物；导电聚合物，如聚亚苯基衍生物；和其两种以上的混合物。
根据本发明，所述隔膜设置在正极片和负极片之间。
根据本发明，所述第一涂胶层设置在正极片和隔膜基材之间，和/或，所述第二涂胶层设置在负极片和隔膜基材之间。
根据本发明，所述锂离子电池还包括非水电解液，所述非水电解液包括非水有机溶剂、添加剂和锂盐，其中所述非水有机溶剂包括丙酸乙酯。
根据本发明，所述的非水有机溶剂还包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、丙酸丙酯和乙酸丙酯中的至少一种。
根据本发明，所述锂盐选自双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂和六氟磷酸锂中的至少一种，其占非水电解液总质量的10-20wt.％。
根据本发明，所述添加剂选自碳酸亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙磺酸内酯、乙二醇双(丙腈)醚、1,2,3-三(2-氰乙氧基)丙烷、双草酸硼酸锂和二氟草酸硼酸锂中的至少一种；其占非水电解液总质量的0.1～10wt.％。
本发明采用的非水电解液中含有丙酸乙酯，这可以在很大程度上提升电池的低温放电性能；然而由于丙酸乙酯是一种低熔点的溶剂，此种溶剂在高温下容易气化从而引起电池鼓包，降低电池安全性能。因此，将其与本申请的锂离子电池配合使用时，由于正负极与隔膜之间大量的连通隔膜中心区域和隔膜边缘区域的通道可以储存一定量的电解液提升电池的残液量，提升电池的长循环性能；另外，正负极与隔膜之间大量的连通隔膜中心区域和隔膜边缘区域的通道可以在高温下及时排出隔膜中心区域产生的气体，避免隔膜中心区域膨胀造成电池变形，同时避免电池正负极短路造成热失控，达到电池高低温性能兼顾的目的。优选的，丙酸乙酯在电解液中的质量含量为15％～45％。
根据本发明，所述锂离子电池的充电截止电压在4.45V及以上。
本发明的有益效果在于：
本发明提供一种具有高安全性能的高电压锂离子电池。所述锂离子电池包括非水电解液；所述非水电解液包括非水有机溶剂、添加剂和锂盐，本发明的非水电解液中加入了较高含量的丙酸乙酯，其可以降低溶剂粘度，提高电解液浸润性以及离子电导率，使电芯具有优异的低温性能。
进一步地，本发明中采用含有非全覆盖涂覆的涂胶层的隔膜，非全覆盖涂覆的涂胶层在锂离子电池的内部，如正极与隔膜之间、负极与隔膜之间增加大量的连通隔膜中心区域和隔膜边缘区域的通道，在锂离子电池处于高温环境下可以排出隔膜中心区域产生的热量，降低电池温度，减缓丙酸乙酯与正负极活性物质的副反应，同时搭配低熔点的极耳胶层，由于该种极耳胶层熔点较低，易在高温下被隔膜中心区域产生的大量热与气溶解冲破，进而形成排热排气通道，避免由隔膜中心区域鼓胀而引起的电芯本体变形或爆炸，同时避免电芯发生正负极短路引起着火，达到提升电池安全的效果。
综上，本发明通过隔膜、电解液与低熔点极耳胶层的协同作用在正负极材料组合下联用后制备得到的锂离子电池能够有效提高电芯安全性能的同时兼顾电芯低温性能。
附图说明
图1：本发明的锂离子电池部分截面示意图。
图2：本发明的电芯正面截面示意图。
图3：本发明的锂离子电池正常状态俯视示意图。
图4：本发明的锂离子电池热失控后俯视示意图。
图5：本发明的极耳的结构示意图；附图标记：1为第一树脂外层、2为第二树脂芯层、3为第三树脂内层、4为金属导体、5为第三树脂内层、6为第二树脂芯层、7为第一树脂外层。
图6：本发明的隔膜的一种优选结构示意图(涂胶区和非涂胶区呈条状结构)；附图标记：11为涂胶区，12为非涂胶区。
图7：本发明的隔膜的一种优选结构示意图(涂胶区呈带状分布，非涂胶区呈网状分布)；附图标记：21为非涂胶区，22为涂胶区。
图8：本发明的隔膜的一种优选结构示意图；附图标记：31为隔膜边缘区域，32为隔膜中心区域。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
对比例1-7和实施例1-8
对比例1-7和实施例1-8的锂离子电池均按照下述制备方法进行制备，区别仅在于隔膜、极耳胶层和电解液的选择不同，具体区别如表1所示。
(1)正极片制备
将正极活性物质LiCoO2、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)、导电剂乙炔黑按照重量比97:1.5:1.5进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)，在真空搅拌机作用下搅拌，直至混合体系成均一流动性的正极浆料；将正极浆料均匀涂覆于厚度为9～12μm的铝箔上；将上述涂覆好的铝箔在5段不同温度梯度的烘箱烘烤后，再将其在120℃的烘箱干燥8h，然后经过辊压、分切得到所需的正极片。
(2)负极片制备
将质量占比为96.9％的人造石墨负极材料，质量占比为0.1％的单壁碳纳米管(SWCNT)导电剂、质量占比为0.9％的导电炭黑(SP)导电剂、质量占比为0.8％的羧甲基纤维素钠(CMC)粘结剂及质量占比为1.3％的丁苯橡胶(SBR)粘结剂以湿法工艺制成浆料，涂覆于负极集流体铜箔的表面，经烘干(温度：85℃，时间：5h)、辊压和模切得到负极片。
(3)非水电解液制备
在充满氩气的手套箱(水分<10ppm，氧分<1ppm)中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、丙酸丙酯(PP)以1.5:1:2的质量比混合均匀，在混合溶液中缓慢加入基于非水电解液总质量13wt.％的LiPF6、基于非水电解液总质量10～50wt.％的丙酸乙酯(丙酸乙酯的具体用量如表1所示)和添加剂(3wt％的1,3-丙磺酸内酯、5wt％氟代碳酸乙烯酯、2wt％的乙二醇双(丙腈)醚、1wt％的1,2,3-三(2-氰乙氧基)丙烷和0.5wt％的碳酸亚乙酯)，搅拌均匀得到非水电解液。
(4)隔膜的制备
在厚度为5μm的聚乙烯基材的靠近负极一侧的表面涂覆一层厚度为2μm的氧化铝层(组成为92wt％的氧化铝、4wt％的甲基丙烯酸、4wt％的聚甲基纤维素钠)，在聚乙烯基材的靠近正极一侧的表面和氧化铝层表面各涂覆一层厚度为1μm的聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的涂胶层，涂胶层的具体结构设置如表1所示，隔膜的结构如图1所示。
(5)极耳
极耳设置在极片的一端，所述极耳包括金属导体，所述金属导体的第一端为焊接端，所述金属导体的与第一端相对的第二端为探出端，所述焊接端与所述探出端之间形成极耳胶区域，在所述极耳胶区域上设置极耳胶层；所述极耳胶层包括第一树脂外层、第二树脂芯层和第三树脂内层，第二树脂芯层设于第一树脂外层和第三树脂内层之间，第一树脂外层、第二树脂芯层、第三树脂内层依次复合在一起；其中，所述第一树脂外层的熔点为120℃，厚度为15μm；第二树脂芯层的熔点为150℃，厚度为45μm；第三树脂内层的熔点为120℃，厚度为15μm。
(6)锂离子电池的制备
将上述准备的设置极耳的正极片、隔膜、设置极耳的负极片通过卷绕得到未注液的裸电芯；将裸电芯置于外包装箔中，将上述制备好的电解液注入到干燥后的裸电芯中，经过真空封装、静置、化成、整形、分选等工序，获得所需的锂离子电池。
对上述对比例和实施例所得电池进行电化学性能测试，相关说明如下：
25℃循环实验：将上述实施例和对比例所得电池置于(25±2)℃环境中，静置2-3个小时，待电池本体达到(25±2)℃时，电池按照3C恒流充电截止电流为0.05C，电池充满电后搁置5min，再以3C恒流放电至截止电压3.0V，记录前3次循环的最高放电容量为初始容量Q，当循环达到400次数时，记录电池的最后一次的放电容量Q1，记录结果如表2。
其中用到的计算公式如下：容量保持率(％)＝Q1/Q×100％。
150℃热冲击实验：将上述实施例和对比例所得电池用对流方式或循环热空气箱以起始温度25±3℃进行加热，温变率5±2℃/min，升温至150±2℃，保持30min后结束试验，记录电池状态结果如表2。
低温放电实验：将上述实施例和对比例所得电池在环境温度25±3℃，先以0.2C放电至3.0V，搁置5min；以0.7C充电，当电芯端电压达到充电限制电压时，改为恒压充电，直到充电电流≤截止电流，停止充电，搁置5分钟后，以0.2C放电至3.0V，记录此次放电容量为常温容量Q2。然后电芯以0.7C充电，当电芯端电压达到充电限制电压时，改为恒压充电，直到充电电流小于或等于截止电流，停止充电；将充满电的电池在-20±2℃条件下搁置4h后，以0.2C电流放电至截止电压3.0V，记录放电容量Q3，计算可得低温放电容量保持率，记录结果如表2。
其中用到的计算公式如下：低温放电容量保持率(％)＝Q3/Q2×100％。
表1 对比例1-7和实施例1-8制备得到的锂离子电池
Figure BDA0003104241210000141
表中：全涂覆隔膜是指涂层中全部涂覆涂胶；
呈条状分布是指：所述涂胶层包括涂胶区和非涂胶区，所述涂胶区和非涂胶区彼此相邻设置，且涂胶区和非涂胶区呈条状分布，示例性地如图6所示，所述涂胶区的幅宽和非涂胶区的幅宽如表1所示；
呈网状分布是指：所述涂胶层包括涂胶区和非涂胶区，所述涂胶区和非涂胶区彼此相邻设置，且涂胶区呈点状分布，非涂胶区呈网状分布，示例性地如图7所示，所述涂胶区的幅宽和非涂胶区的幅宽如表1所示。
√即为采用上述步骤(5)中的极耳，/即为采用常规的极耳，常规的极耳与本申请的步骤(5)的极耳的区别在于其中不含有第一树脂外层和第三树脂内层。
表2 对比例1-7和实施例1-8所得电池实验测试结果
Figure BDA0003104241210000142
Figure BDA0003104241210000151
由表2结果可以看出：
通过对比例和实施例可以看出，丙酸乙酯溶剂配合低熔点极耳胶和非全覆盖涂覆胶隔膜的优化组合能够明显改善锂离子电池安全性能，同时兼具良好的低温放电性能。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隔膜，所述隔膜包括隔膜基材，所述隔膜还包括第一涂胶层和/或第二涂胶层；第一涂胶层内存在第一通道，且所述第一通道连通隔膜中心区域和隔膜边缘区域；和/或，第二涂胶层内存在第二通道，且所述第二通道连通隔膜中心区域和隔膜边缘区域。
2.根据权利要求1所述的隔膜，其中，所述第一通道的宽度为0.5mm～20mm；
和/或，所述第一通道的总数量为25～1414条/m2；
和/或，所述第二通道的宽度为0.5mm～20mm；
和/或，所述第二通道的总数量为25～1414条/m2。
3.根据权利要求1或2所述的隔膜，其中，所述第一通道呈网状分布，或者呈条状分布；
和/或，所述第二通道呈网状分布，或者呈条状分布。
4.根据权利要求1-3任一项所述的隔膜，其中，所述第一涂胶层包括若干彼此相邻设置的第一涂胶区和第一非涂胶区，且所述第一涂胶区呈条状分布，所述第一非涂胶区呈条状分布；所述第一涂胶区内涂覆第一涂胶，所述第一非涂胶区内不涂覆第一涂胶；所述第一非涂胶区即第一通道，即此时通道是呈条状分布的；或者，
所述第二涂胶层包括若干彼此相邻设置的第二涂胶区和第二非涂胶区，且所述第二涂胶区呈条状分布，所述第二非涂胶区呈条状分布；所述第二涂胶区内涂覆第二涂胶，所述第二非涂胶区内不涂覆第二涂胶；所述第二非涂胶区即第二通道，即此时通道是呈条状分布的；或者，
所述第一涂胶层包括若干彼此相邻设置的第三涂胶区和第三非涂胶区，且所述第三涂胶区呈点状分布，第三涂胶区内形成呈网状分布的第三非涂胶区，所述第三涂胶区内涂覆第三涂胶，所述第三非涂胶区内不涂覆第三涂胶；所述第三非涂胶区即第一通道，即此时通道是呈网状分布的；或者，
所述第二涂胶层包括若干彼此相邻设置的第四涂胶区和第四非涂胶区，且所述第四涂胶区呈点状分布，第四涂胶区内形成呈网状分布的第四非涂胶区，所述第四涂胶区内涂覆第四涂胶，所述第四非涂胶区内不涂覆第四涂胶；所述第四非涂胶区即第二通道，即此时通道是呈网状分布的。
5.根据权利要求1-4任一项所述的隔膜，其中，所述隔膜还包括陶瓷层，所述陶瓷层设置在隔膜基材和第二涂胶层之间。
6.根据权利要求5所述的隔膜，其中，所述陶瓷层包括陶瓷颗粒、粘结剂和增稠剂；所述陶瓷层包括如下质量百分含量的各组分：50～99wt％的陶瓷颗粒、1～50wt％的粘结剂和0～10wt％的增稠剂。
7.根据权利要求1-6任一项所述的隔膜，其中，所述第一涂胶层为非全覆盖涂覆，即第一涂胶区和第一非涂胶区彼此相邻设置，且所述第一涂胶区的幅宽为0.5mm～20mm，所述第一非涂胶区的幅宽为0.5mm～20mm；或者，
所述第二涂胶层为非全覆盖涂覆，即第二涂胶区和第二非涂胶区彼此相邻设置，且所述第二涂胶区的幅宽为0.5mm～20mm，所述第二非涂胶区的幅宽为0.5mm～20mm；或者，
所述第一涂胶层为非全覆盖涂覆，即第三涂胶区呈点状分布，所述第三非涂胶区呈网状分布，且所述第三涂胶区的幅宽为0.5mm～20mm，所述第三非涂胶区的幅宽为0.5mm～20mm；或者，
所述第二涂胶层为非全覆盖涂覆，即第四涂胶区呈点状分布，所述第四非涂胶区呈网状分布，且所述第四涂胶区的幅宽为0.5mm～20mm，所述第四非涂胶区的幅宽为0.5mm～20mm。
8.一种锂离子电池，其中，所述锂离子电池包括权利要求1-7任一项所述的隔膜。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池，其中，所述锂离子电池还包括极片和极耳，所述极耳设置在极片的一端，所述极耳包括金属导体和极耳胶层，所述金属导体的第一端为焊接端，所述金属导体的与第一端相对的第二端为探出端，所述焊接端与所述探出端之间形成极耳胶区域，在所述极耳胶区域上设置极耳胶层，所述极耳胶层环绕所述金属导体一周；所述极耳胶层包括第一树脂外层、第二树脂芯层、第三树脂内层，第二树脂芯层设于第一树脂外层和第三树脂内层之间，第一树脂外层、第二树脂芯层、第三树脂内层依次复合在一起；
所述第一树脂外层的熔点为90～140℃，所述第二树脂芯层的熔点为140～180℃，所述第三树脂内层的熔点为90～140℃。
10.根据权利要求8或9所述的锂离子电池，其中，所述锂离子电池还包括非水电解液，所述非水电解液包括非水有机溶剂、添加剂和锂盐，其中所述非水有机溶剂包括丙酸乙酯。
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