CN115347319A - 一种改善jr变形的电池隔离膜及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改善JR变形的电池隔离膜及其制备方法和应用。制备方法包括以下步骤：配制改性剂：将热敏变色材料和低比热容粉料混合，得到改性剂；改性剂的涂覆：将改性浆料涂覆在隔离膜基材表面，得到改善JR变形的电池隔离膜。该电池隔离膜应用于锂离子电池电芯的制作，具体步骤为：将制作好的阴极、阳极和电池隔离膜卷绕成裸电芯，并对卷绕时的隔离膜进行加热。与现有技术相比，本发明制得的电芯经过化成充放电满充拆解后发现能够很好的解决JR变形的问题，其发明具有操作简单、易观察，耗时少优点。

Description

一种改善JR变形的电池隔离膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及电池隔离膜领域，具体涉及一种改善JR变形的电池隔离膜及其制备方法和应用。
背景技术
方壳电芯多采用卷绕和叠片工艺，其中卷绕工艺是锂离子电芯制作的关键工序之一，其作用是通过卷绕设备，将前工序准备的阴极、阳极、隔离膜卷绕成裸电芯，但是此工艺存在一定的缺点，尤其在电芯进行一轮充放电后，电芯会出现很严重的扭曲变形，在后期的循环充放电中，电芯的正负极由于锂离子的不断的脱嵌发生晶体结构的晶面间距变大，特别是负极极片由于石墨的晶格变化所导致的膨胀率至少达到10％以上。电芯在经历几十次充放电循环测试后，极片不断膨胀，加上电芯内部厚度分布不均匀，通过拆解后才能发现裸电芯JR出现严重变形，最终导致电芯鼓胀，循环跳水等不良现象，对电芯安全存在一定影响。
针对以上现有技术，为了解决化成满充后卷芯JR变形问题，目前普通的快速的办法是调节阴阳极、隔离膜的张力和调整卷绕方法改善，但是此方法存在调节参数不稳定、调节次数偏多等缺点，调节多次，化成满充拆解后还是发现JR的“S”型变形。还有一种方法是整卷的烘烤极片，目的是为了释放卷绕过程中极片和隔离膜的张力，这一方法的缺点是耗时长，一般达到60min左右，整卷烘烤极片容易受热面积不均匀，化成满充后拆解后还是会发现JR变形，以上两种方法均存在周期长，无法及时的调整卷绕张力问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够很好的解决JR变形的问题，解决循环过程由于JR变形导致的电芯鼓胀和循环跳水问题，最终提升电芯性能的改善JR变形的电池隔离膜及其制备方法和应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明通过对隔离膜表面涂覆一层1-2μm厚度的高分子聚噻吩聚合物及衍生物热敏变色材料和比热容低的氮化硼，对卷绕时的隔离膜进行50-70℃加热5-10min，利用此材料的25-105℃变色温度和氮化硼的高比热系数特性快速对JR内部进行“加热”，使得JR内部可以快速释放张力，及时调整卷绕张力，此实验制得的电芯经过化成充放电满充拆解后发现能够很好的解决JR变形的问题，具有操作简单、易观察，耗时少的优点，如下是具体的方案：
一种改善JR变形的电池隔离膜的制备方法，该方法包括以下步骤：
配制改性剂：将热敏变色材料和低比热容粉料混合，得到改性剂；
改性剂的涂覆：将改性浆料涂覆在隔离膜基材表面，得到改善JR变形的电池隔离膜。
进一步地，所述的热敏变色材料和低比热容粉料的质量比为(0.5-2):1。
进一步地，所述的热敏变色材料为高分子聚噻吩聚合物；所述的低比热容粉料为氮化硼或氧化铝。
进一步地，所述的高分子聚噻吩聚合物为3-甲基噻吩及其含有羧基、甲氧基的衍生物；所述氮化硼的导热系数为125W/m·K，氧化铝的导热系数为30W/m·K。
进一步地，所述涂覆的方式包括轴辊挤压式涂覆、刮刀式涂覆、浸润式涂覆或喷涂式涂覆。
进一步地，所述的隔离膜基材包括PE或PP。
进一步地，所述涂覆的厚度为1-2μm。
一种如上所述方法制备的改善JR变形的电池隔离膜。
一种如上所述改善JR变形的电池隔离膜的应用，该电池隔离膜应用于锂离子电池电芯的制作，具体步骤为：将制作好的阴极、阳极和电池隔离膜卷绕成裸电芯，并对卷绕时的隔离膜进行加热。
进一步地，所述加热的温度为50-70℃，时间为5-10min。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明结合现有技术方案的缺陷，极片烘烤到JR释放张力时间长，至少需要60min，通过应用氮化硼替代传统陶瓷层，并结合聚噻吩聚合物替代涂胶层的方法，实现缩短隔膜烘烤时间和加热温度的目的，从而提升生产效率。通过对隔离膜表面涂覆一层1-2μm厚度的高分子聚噻吩聚合物及衍生物热敏变色材料和比热容低的氮化硼，其比例按照1：1进行混合，对卷绕时的隔离膜进行50-70℃加热5-10min，利用此材料的25-105℃变色温度和氮化硼的高比热系数特性快速对JR内部进行加热，使得JR内部可以快速释放张力，及时调整卷绕张力，大大节约了时间，提高了效率，
(2)本发明经过实验，聚合物同时具有很好的导电性和粘接力，可以直接代替隔离膜的表面涂覆的PVDF胶使用，此方法制得的隔离膜做成的电芯经过化成满充拆解后发现能够很好的解决JR变形的问题，从而解决循环过程由于JR变形导致的电芯鼓胀和循环跳水问题，最终达到提升电芯性能的目的。
附图说明
图1为实施例1和现有技术裸电芯的情况对比。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种改善JR变形的电池隔离膜及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：
配制改性剂：将热敏变色材料和低比热容粉料混合，得到改性剂；热敏变色材料和低比热容粉料的质量比为(0.5-2):1。热敏变色材料为高分子聚噻吩聚合物；所述的低比热容粉料为氮化硼或氧化铝。高分子聚噻吩聚合物为3-甲基噻吩及其含有羧基、甲氧基的衍生物；所述氮化硼的导热系数为125W/m·K，氧化铝的导热系数为30W/m·K。
改性剂的涂覆：将改性浆料涂覆在隔离膜基材表面，得到改善JR变形的电池隔离膜。涂覆的方式包括轴辊挤压式涂覆、刮刀式涂覆、浸润式涂覆或喷涂式涂覆。隔离膜基材包括PE或PP。涂覆的厚度为1-2μm。该电池隔离膜应用于锂离子电池电芯的制作，具体步骤为：将制作好的阴极、阳极和电池隔离膜卷绕成裸电芯，并对卷绕时的隔离膜进行加热。加热的温度为50-70℃，时间为5-10min。
实施例1
一种改善JR变形的电池隔离膜及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：
配制改性剂：将热敏变色材料和低比热容粉料混合，得到改性剂；热敏变色材料和低比热容粉料的质量比为1:1。热敏变色材料为高分子聚噻吩聚合物——3-甲基噻吩；低比热容粉料为氮化硼，导热系数为125W/m·K。
改性剂的涂覆：将改性浆料涂覆在隔离膜基材表面，得到改善JR变形的电池隔离膜。涂覆的方式为喷涂式涂覆。隔离膜基材包括PE或PP。涂覆的厚度为1-2μm。该电池隔离膜应用于锂离子电池电芯的制作，具体步骤为：将制作好的阴极、阳极和电池隔离膜卷绕成裸电芯，并对卷绕时的隔离膜进行加热。加热的温度为50-70℃，时间为5-10min。实施例1和现有技术裸电芯的情况对比如表1和图1所示。
表1DCR、循环圈数和验证界面结果
Figure BDA0003725159660000041
实施例1制得的隔离膜制成的电芯经循环20圈拆解后发现JR并无明显的变形，循环性能也有很好的提升，如退1。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种改善JR变形的电池隔离膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
配制改性剂：将热敏变色材料和低比热容粉料混合，得到改性剂；
改性剂的涂覆：将改性浆料涂覆在隔离膜基材表面，得到改善JR变形的电池隔离膜。
2.根据权利要求1所述的一种改善JR变形的电池隔离膜的制备方法，其特征在于，所述的热敏变色材料和低比热容粉料的质量比为(0.5-2):1。
3.根据权利要求1所述的一种改善JR变形的电池隔离膜的制备方法，其特征在于，所述的热敏变色材料为高分子聚噻吩聚合物；所述的低比热容粉料为氮化硼或氧化铝。
4.根据权利要求3所述的一种改善JR变形的电池隔离膜的制备方法，其特征在于，所述的高分子聚噻吩聚合物为3-甲基噻吩及其含有羧基、甲氧基的衍生物；所述氮化硼的导热系数为125W/m·K，氧化铝的导热系数为30W/m·K。
5.根据权利要求1所述的一种改善JR变形的电池隔离膜的制备方法，其特征在于，所述涂覆的方式包括轴辊挤压式涂覆、刮刀式涂覆、浸润式涂覆或喷涂式涂覆。
6.根据权利要求1所述的一种改善JR变形的电池隔离膜的制备方法，其特征在于，所述的隔离膜基材包括PE或PP。
7.根据权利要求1所述的一种改善JR变形的电池隔离膜的制备方法，其特征在于，所述涂覆的厚度为1-2μm。
8.一种如权利要求1-7任一项所述方法制备的改善JR变形的电池隔离膜。
9.一种如权利要求8所述改善JR变形的电池隔离膜的应用，其特征在于，该电池隔离膜应用于锂离子电池电芯的制作，具体步骤为：将制作好的阴极、阳极和电池隔离膜卷绕成裸电芯，并对卷绕时的隔离膜进行加热。
10.根据权利要求9所述的一种改善JR变形的电池隔离膜的应用，其特征在于，所述加热的温度为50-70℃，时间为5-10min。
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