CN115832606A - 隔离膜、锂离子电池、电池模块、电池包及用电装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种隔离膜、锂离子电池、电池模块、电池包及用电装置，涉及电池领域。所述隔离膜包括沿其宽度方向上依次排布的第一区域、中间区域和第二区域，所述中间区域的阻抗分别大于所述第一区域的阻抗和第二区域的阻抗。本申请主要通过增加隔离膜中间区域的阻抗，使隔离膜中间区域的阻抗大于第一区域和第二区域的阻抗，提高锂嵌入到极片上下部位置的量和概率，提高极片的一致性，改善锂嵌入到极片中的均匀性，进而减缓消除极片中部析锂黑斑异常。
Description
技术领域
本申请涉及电池领域，具体涉及一种隔离膜、锂离子电池、电池模块、电池包及用电装置。
背景技术
锂离子电池在充电时，Li+从正极脱嵌并嵌入负极；但是当一些异常情况：如负极嵌锂空间不足、Li+嵌入负极阻力太大、Li+过快的从正极脱嵌但无法等量的嵌入负极等异常发生时，无法嵌入负极的Li+只能在负极表面得电子，从而形成银白色的金属锂单质，极片出现黑斑析锂异常，这也就是常说的析锂。析锂不仅使电池性能下降，循环寿命大幅缩短，还限制了电池的快充容量，并有可能引起燃烧、爆炸等灾难性后果。
发明内容
本申请的主要目的是提出一种隔离膜、二次电池、电池模块、电池包及用电装置，旨在改善锂离子电池的析锂现象。
第一方面，本申请提供了一种隔离膜，所述隔离膜包括沿其宽度方向上依次排布的第一区域、中间区域和第二区域，所述中间区域的阻抗分别大于所述第一区域的阻抗和第二区域的阻抗。
本申请实施例的技术方案中，极片宽度方向上，中部容易出现黑斑析锂异常；本申请通过分析极片析锂黑斑(中间区域)与正常(第一区域和第二区域)区域锂含量，并结合锂扩散路径理论推算，发现极片中部有更多的锂，锂更易富集在极片中部，导致中部锂冗余而析锂黑斑，恶化长期循环寿命；本申请主要通过增加隔离膜中间区域的阻抗，使隔离膜中间区域的阻抗大于第一区域和第二区域的阻抗，提高锂嵌入到极片上下部位置的量和概率，提高极片的一致性，改善锂嵌入到极片中的均匀性，进而减缓消除极片中部析锂黑斑异常。
在一些实施例中，在所述隔离膜的宽度方向上，所述中间区域的尺寸为x，所述隔离膜的尺寸为y，x/y＝1/5～3/5。由于隔离膜的宽度方向上，在1/5～3/5面积的中部区域容易出现析锂黑斑，因此，将对应的此部分的隔离膜的阻抗增大，使得锂离子不容易在极片中间区域沉积，进一步精准缓解析锂现象的发生，使锂离子分布均匀。
在一些实施例中，所述中间区域的阻抗为a，第一区域和第二区域的阻抗均为b，a/b＝1.1～1.5。中间区域阻抗过大，影响电池性能，阻抗过小则析锂缓解效果不明显，实验表明，上述范围内，可以改变锂离子的传输路径，提高锂离子嵌入极片的一致性，使锂离子分布均匀。
在一些实施例中，所述中间区域的杨氏模量分别小于第一区域的杨氏模量和第二区域的杨氏模量。本申请基于锂离子更容易嵌入到极片中部而导致嵌锂一致性差形成极片中部黑斑的异常，引入影响隔离膜机械性能的杨氏模量差异性，旨在通过调控极片中间区域的杨氏模量更低，以提高极片中间区域的阻抗，使锂离子更易嵌入到极片上下部即第一区域和第二区域位置，提高锂离子嵌入到极片中间区域与上下部的一致性，减缓中部极片析锂黑斑异常，采用改变极片不同对应位置的杨氏模量，改善极片中部锂冗余而导致的析锂黑斑异常，进而降低因黑斑异常导致的容量衰减加速，循环寿命缩短的风险。
在一些实施例中，所述中间区域的孔隙率分别小于第一区域的孔隙率和第二区域的孔隙率。降低中间区域的孔隙率，相对增加上下部即第一区域和第二区域的孔隙率，降低弯曲度，可以使中间区域的阻抗比其他部位高，缩短锂离子在极片上下部的传输路径，以提高锂离子传输转移扩散效率。
在一些实施例中，所述中间区域的孔隙率比第一区域的孔隙率小5％～20％，所述中间区域的孔隙率比第二区域的孔隙率小5％～20％。变更了隔离膜中间区域的孔隙率，上述范围内，降低锂离子转移路径，同时增加了电解液的浸润效果，提高了第一区域和第二区域的扩散效率，改善中部析锂。
在一些实施例中，所述中间区域的孔径分布分别小于第一区域的孔径分布和第二区域的孔径分布，研究表明，降低中间区域的孔径分布，相对增加第一区域和第二区域的孔径分布，降低弯曲度，可以使中间区域的阻抗比其他部位高，使锂离子更易嵌入到极片第一区域和第二区域位置，提高锂离子嵌入到极片中部与上下部的一致性，减缓中部极片析锂黑斑异常。
在一些实施例中，所述中间区域的连通性分别小于第一区域的连通性和第二区域的连通性，可以使隔离膜的中间区域的阻抗比其他部位高，使锂离子更易嵌入到极片第一区域和第二区域位置，提高锂离子嵌入到极片中部与上下部的一致性，减缓中部极片析锂黑斑异常。
在一些实施例中，所述中间区域的弯曲度分别大于第一区域的弯曲度和第二区域的弯曲度，降低弯曲度，可以使隔离膜中间区域的阻抗比其他部位高，缩短锂离子在极片第一区域和第二区域的传输路径，以提高锂离子传输转移扩散效率。
在一些实施例中，所述中间区域的接触角分别大于第一区域的接触角和第二区域的接触角，可以使中间区域的阻抗比其他部位高，使锂离子更易嵌入到极片第一区域和第二区域位置，提高锂离子嵌入到极片中部与上下部的一致性，减缓中部极片析锂黑斑异常。
在一些实施例中，所述中间区域的接触角是30～40°，第一区域和第二区域的接触角是22～27°。上述范围内，可以进一步使中间区域的阻抗比其他部位高，使锂离子更易嵌入到极片上下部位置，提高锂离子嵌入到极片中部与上下部的一致性，减缓中部极片析锂黑斑异常。
在一些实施例中，所述中间区域的孔隙率比第一区域的孔隙率小5％～20％，所述中间区域的孔隙率比第二区域的孔隙率小5％～20％。上述范围内，可以进一步使中间区域的阻抗比其他部位高，使锂离子更易嵌入到极片上下部位置，提高锂离子嵌入到极片中部与上下部的一致性，减缓中部极片析锂黑斑异常。
第二方面，本申请提高了一种上述实施例中的隔离膜的制备方法，包括以下步骤：
在基膜的宽度方向上的中部涂布第一涂覆层，以形成隔离膜的中间区域，在基膜其他部位涂布第二涂覆层，以形成隔离膜的第一区域和第二区域，得隔离膜，其中，所述第一涂层的阻抗大于所述第二涂层的阻抗。
从隔膜基膜和涂层结构两个方向出发改善极片上下位置对应的隔膜的导离子性，增加方案可行性。
第三方面，本申请提供了一种锂离子电池，包括上述实施例中的隔离膜。
第四方面，本申请提供了一种电池模块，包括上述实施例中的锂离子电池。
第五方面，本申请提供了一种电池包，包括上述实施例中的电池模块。
第六方面，本申请提供了一种用电装置，包括上述实施例中的锂离子电池。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1本申请实施例的隔离膜的结构示意图。
附图标号说明：
| 1 | 中间区域 | 3 | 第二区域 |
| 2 | 第一区域 |
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
众所周知，锂离子电池在充电时，Li+从正极脱嵌并嵌入负极；但是当一些异常情况：如负极嵌锂空间不足、Li+嵌入负极阻力太大、Li+过快的从正极脱嵌但无法等量的嵌入负极等异常发生时，无法嵌入负极的Li+只能在负极表面得电子，从而形成银白色的金属锂单质，极片出现黑斑析锂异常，这也就是常说的析锂。析锂不仅使电池性能下降，循环寿命大幅缩短，还限制了电池的快充容量，并有可能引起燃烧、爆炸等灾难性后果。
因此，抑制析锂是很多学者研究的方向，相关领域的研究者主要的研究对象是锂离子电池电解液、电池极片等部件，对上述方向的研究盲目性较大，且花费巨大，效果并不理想。
例如：现有技术提供了一种锂离子电池极片结构方案，主要解决极芯内产生的气体能及时排出的问题，包括集流体和涂覆在集流体上的涂层，所述涂层上设有凹槽，所述凹槽沿所述极片长度方向设置，所述涂层上还设有与所述凹槽成预定夹角的排气槽，所述排气槽用于将所述凹槽与所述极片的外部连通。以便于产生的气体可以经过凹槽后从排气槽排到极片外部，形成排气通道，可以将电解液产生的气体及时排出，增加的凹槽设计的目的是在于保证其在大倍率循环过程中能达到局部储液的功能，不至于电解液排挤到极芯以外，保证循环过程正负极片空隙中能充分的补充电解液，保障循环后期极片中部也不会极化导致析锂，然而，首先该方法应用在不同型号的锂离子电池后需重新调整排气槽和凹槽位置，套用性较低；其次，造槽工艺设备要求高，精度要求高；最后，这种方法牺牲容量，降低能量密度。
基于此，申请人从锂循环过程出发：电芯循环过程中，锂离子通过隔膜在正负极间来回自由嵌入脱出，并在正负极上与电子结合以完成完整的充放电过程，但同时，离子在正负极间嵌入脱出均需要经过隔离膜，隔离膜的导离子能力对电芯的充放电速率起着至关重要的作用，避免因正负极直接接触而造成电芯短路，因此，申请人的眼光转移到了隔离膜。
申请人注意到，极片宽度方向上，中部容易出现黑斑析锂异常；本申请通过分析极片析锂黑斑(中部)与正常(上下部)区域锂含量，并结合锂扩散路径理论推算，发现极片中部有更多的锂，锂更易富集在极片中部，导致中部锂冗余而析锂黑斑，恶化长期循环寿命。
基于上述分析，申请人在经过大量反复试验后发现，在通过增加隔离膜宽度方向上中部阻抗，使隔离膜中部的阻抗大于其他部位的阻抗，提高锂嵌入到极片上下部位置的量和概率，提高极片的一致性，改善锂嵌入到极片中的均匀性，进而减缓消除极片中部析锂黑斑异常。
具体地，本申请提出一种隔离膜，所述隔离膜包括沿其宽度方向上依次排布的第一区域、中间区域和第二区域，所述中间区域的阻抗分别大于所述第一区域的阻抗和第二区域的阻抗。与现有技术相比，本申请的有益效果是：
本申请实施例的技术方案中，极片宽度方向上，中部容易出现黑斑析锂异常；本申请通过分析极片析锂黑斑(中间区域)与正常(第一区域和第二区域)区域锂含量，并结合锂扩散路径理论推算，发现极片中部有更多的锂，锂更易富集在极片中部，导致中部锂冗余而析锂黑斑，恶化长期循环寿命；本申请主要通过增加隔离膜中间区域的阻抗，使隔离膜中间区域的阻抗大于第一区域和第二区域的阻抗，提高锂嵌入到极片上下部位置的量和概率，提高极片的一致性，改善锂嵌入到极片中的均匀性，进而减缓消除极片中部析锂黑斑异常。
本申请基于锂离子更容易嵌入到极片中间区域，而导致嵌锂一致性差形成极片中间区域黑斑的异常，通过调控隔离膜中间区域的阻抗更低，以提高极片中间区域阻抗，使锂离子更易嵌入到极片第一区域和第二区域位置，提高锂离子嵌入到极片中间区域与第一区域和第二区域的一致性，改善极片中间区域锂冗余而导致的析锂黑斑异常，进而降低因黑斑异常导致的容量衰减加速，循环寿命缩短的风险。本申请主张通过改变隔离膜不同位置的导离子性，调控不同位置的阻抗大小，以改变锂离子的传输路径，提高锂离子嵌入极片的一致性，使锂离子分布均匀。
通过调整隔离膜不同位置的阻抗，进而改变不同位置的导离子性能，调控极片不同位置的锂离子密度，改善极片中间区域较第一区域和第二区域嵌锂浓度高而形成的极片中间区域析锂黑斑问题，降低不可逆容量损耗带来的电芯容量加速衰减异常，提高电芯可用寿命。
在电学中，常把对电路中电流所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗单位为欧姆，常用Z表示，是一个复数Z＝R+i(ωL–1/(ωC))。具体说来阻抗可分为两个部分，电阻(实部)和电抗(虚部)。
可以理解的是，本申请所述的中间区域，是指隔离膜的重心附近，若隔离膜是轴对称的，则中间区域是在宽度方向的对称轴附近，若隔离膜不是轴对称的，则中间区域是在重心附近的范围内，此外，中间区域区域，是指中间附近的位置，而并不局限于中间的位置，只要不在极片边缘的位置，均在本申请的保护范围内。
在一些实施例中，在所述隔离膜的宽度方向上，所述中间区域的尺寸为x，所述隔离膜的尺寸为y，x/y＝1/5～3/5，例如可以是1/5、1/3、2/5、1/2、3/5等等。由于隔离膜的宽度方向上，在1/5～3/5面积的中间区域区域容易出现析锂黑斑，因此，将对应的此部分的隔离膜的阻抗增大，使得锂离子不容易在极片中间区域沉积，进一步精准缓解析锂现象的发生，使锂离子分布均匀。
在一些实施例中，请参阅图1，所述隔离膜中间区域1的面积占所述隔离膜的面积的1/3，中间区域两边(图中第一区域2和第二区域3)各占1/3，中间区域1的阻抗大于其他部位的阻抗，进一步提高锂嵌入到极片第一区域2和第二区域3位置的量和概率，提高极片的一致性，改善锂嵌入到极片中的均匀性，进而减缓消除极片中间区域1析锂黑斑异常。
在一些实施例中，在所述隔离膜的宽度方向上，所述中间区域的阻抗为a，第一区域和第二区域的阻抗均为b，a/b＝1.1～1.5。中间区域的阻抗过大，影响电池性能，阻抗过小则析锂缓解效果不明显，实验表明，上述范围内，可以改变锂离子的传输路径，提高锂离子嵌入极片的一致性，使锂离子分布均匀。
隔离膜的阻抗(导离子性)的改变不仅能通过调控影响机械性能的杨氏模量实现，还能以改变不同位置隔离膜的孔隙率、弯曲度、孔径分布、连通性及接触角等参数进行设计。
在一些实施例中，在所述隔离膜的宽度方向上，所述中间区域的杨氏模量分别小于第一区域的杨氏模量和第二区域的杨氏模量。本申请基于锂离子更容易嵌入到极片中间区域而导致嵌锂一致性差形成极片中间区域黑斑的异常，引入影响隔离膜机械性能的杨氏模量差异性，旨在通过调控极片中间区域的杨氏模量更低，以提高极片中间区域阻抗，使锂离子更易嵌入到极片第一区域和第二区域位置，提高锂离子嵌入到极片中间区域与第一区域和第二区域的一致性，减缓中间区域极片析锂黑斑异常，采用改变极片不同对应位置的杨氏模量，改善极片中间区域锂冗余而导致的析锂黑斑异常，进而降低因黑斑异常导致的容量衰减加速，循环寿命缩短的风险。
在一些实施例中，所述中间区域的孔隙率分别小于第一区域的孔隙率和第二区域的孔隙率。降低中间区域孔隙率，相对增加第一区域和第二区域的孔隙率，降低弯曲度，可以使中间区域的阻抗比其他部位高，缩短锂离子在极片第一区域和第二区域的传输路径，以提高锂离子传输转移扩散效率。
在一些实施例中，所述中间区域的孔隙率比第一区域的孔隙率小5％～20％，所述中间区域的孔隙率比第二区域的孔隙率小5％～20％，例如可以是5％、6％、7％、8％、10％、12％、15％、16％、17％、19％、20％等等。变更了隔离膜中间区域的孔隙率，上述范围内，降低锂离子转移路径，同时增加了电解液的浸润效果，提高了第一区域和第二区域的扩散效率，改善中间区域析锂。
在一些实施例中，所述中间区域的孔径分布分别小于第一区域的孔径分布和第二区域的孔径分布，研究表明，降低中间区域孔径分布，相对增加第一区域和第二区域的孔径分布，降低弯曲度，可以使中间区域的阻抗比其他部位高，使锂离子更易嵌入到极片第一区域和第二区域位置，提高锂离子嵌入到极片中间区域与第一区域和第二区域的一致性，减缓中间区域极片析锂黑斑异常。
对于孔径分布，可以在隔离膜的中间区域涂布Dv50为0.005～0.01μm的陶瓷颗粒，在第一区域和第二区域涂布Dv50为0.01～7μm的陶瓷颗粒，达到中间区域的阻抗比第一区域和第二区域高的目的。
在一些实施例中，所述中间区域的连通性分别小于第一区域的连通性和第二区域的连通性，可以使中间区域的阻抗比其他部位高，使锂离子更易嵌入到极片第一区域和第二区域位置，提高锂离子嵌入到极片中间区域与第一区域和第二区域的一致性，减缓中间区域极片析锂黑斑异常。
在一些实施例中，所述中间区域的弯曲度分别大于第一区域的弯曲度和第二区域的弯曲度，降低中间区域的弯曲度，可以使中间区域的阻抗比其他部位高，缩短锂离子在极片第一区域和第二区域的传输路径，以提高锂离子传输转移扩散效率。
在一些实施例中，所述中间区域的接触角分别大于第一区域的接触角和第二区域的接触角，可以使中间区域的阻抗比其他部位高，使锂离子更易嵌入到极片第一区域和第二区域位置，提高锂离子嵌入到极片中间区域与第一区域和第二区域的一致性，减缓中间区域极片析锂黑斑异常。
在一些实施例中，所述中间区域的接触角是30～40°，第一区域和第二区域的接触角是22～27°。上述范围内，可以进一步使中间区域的阻抗比其他部位高，使锂离子更易嵌入到极片第一区域和第二区域位置，提高锂离子嵌入到极片中间区域与第一区域和第二区域的一致性，减缓中间区域极片析锂黑斑异常。
可以理解的是，上述通过调整基膜的杨氏模量、孔隙率、弯曲度、孔径分布、连通性及接触角等参数，从而使得在所述隔离膜的宽度方向上，中间区域的阻抗大于其他部位的阻抗。可以通过在隔离膜中间区域或者第一区域和第二区域额外设置功能层，使得杨氏模量、孔隙率、弯曲度、孔径分布、连通性及接触角等参数不同，最终实现中间区域的阻抗大于其他部位的阻抗；也可以在制备隔离膜时，使涂覆在基膜上的涂覆层，在中间区域和其他区域相应的浆料配方有差异，实现中间区域的阻抗大于其他部位的阻抗。
第二方面，本申请提出了一种上述实施例中的隔离膜的制备方法，包括以下步骤：
在基膜的宽度方向上的中部涂布第一涂覆层，以形成隔离膜的中间区域，在基膜其他部位涂布第二涂覆层，以形成隔离膜的第一区域和第二区域，得隔离膜，其中，所述第一涂层的阻抗大于所述第二涂层的阻抗。
隔离膜包括基膜和涂覆在基膜上的涂覆层，涂覆层还可以包括胶层、陶瓷层等，在本申请实施例中，可以通过调整基膜的杨氏模量、孔隙率、弯曲度、孔径分布、连通性及接触角等参数，从而使得在所述隔离膜的宽度方向上，中部的阻抗大于其他部位的阻抗。也可以通过调整涂覆层的杨氏模量、孔隙率、弯曲度、孔径分布、连通性及接触角等参数，从而使得在所述隔离膜的宽度方向上，中部的阻抗大于其他部位的阻抗。从隔膜基膜和涂层结构两个方向出发改善极片上下位置对应的隔膜的导离子性，增加方案可行性。
本申请实施例提出的隔离膜的制备方法，通过调整第一涂覆层和第二涂覆层的杨氏模量、孔隙率、弯曲度、孔径分布、连通性及接触角等参数不同，进而使隔离膜宽度方向中部的阻抗大于其他部位的阻抗，相比于调整基膜，无需制备不同的基膜，并拼接在一起，更加便捷，此外，本申请制备的隔离膜，具备了上述实施例的隔离膜的全部有益效果，在此不再一一赘述。
第三方面，本申请提供了一种锂离子电池，包括上述实施例中的隔离膜。
锂离子电池单体包括如上述实施例所述的隔离膜，也包括正极极片、负极极片和电解液。锂离子电池单体主要依靠锂离子在正极极片和负极极片之间的移动来工作。柱形电池单体中三层材料的薄膜结构被卷绕成柱形形状的电极组件，而在长方体电池单体中薄膜结构被卷绕或者叠置成具有大致长方体形状的电极组件。
在通常的电池单体结构中，电池单体包括外壳、电极组件和电解液。电极组件被容纳在电池单体的外壳中，电极组件包括正极极片、负极极片和隔离膜。外壳包括外壳和端盖。外壳包括由多个壁形成的容纳腔以及开口。端盖布置在开口处以封闭容纳腔。除了电极组件之外，容纳腔中还容纳有电解液。电极组件中的正极极片和负极极片包括极耳。为了保证通过大电流而不发生熔断，正极极耳的数量为多个且层叠在一起，负极极耳的数量为多个且层叠在一起。极耳通过连接构件与位于电池单体外部的电极端子电连接，电极端子一般包括正电极端子和负电极端子。对长方体电池单体而言，电极端子一般设置在端盖部分。多个电池单体经由电极端子而被串联和/或并联在一起以应用于各种应用场合。
以卷绕方式组合成形的电芯所组成的电池，称为卷绕电池。卷绕电池也称为电芯，电池业内人士称为卷芯。相对于平板电池而言，卷绕式电池采用只有1mm左右的极板高压卷绕而成,通过特殊的工艺手段使得电池具有了许多特点超强的高倍率放电能力，最大放电倍率为18C～30C；卓越的高低温性能，可在-55℃～150℃下工作；平稳的高输出电压，更高的能量密度；结构坚固，具有优异的抗震性能；无游离电解液(如采用胶体酸)，可任意方向放置工作；可以进行快速充电，40分钟内可充入95％以上的电量(1C充电)；超长寿命，设计浮充寿命可达8年以上；极高的耐小电流深放电能力。
本申请提出的锂离子电池，具备了上述隔离膜的全部有益效果，在此不再一一赘述。
第四方面，本申请提出一种电池模块，包括上述实施例中的锂离子电池。
电池模块是为了从外部冲击、热、振动等中保护电池单体，将一定数目的二次电池电连接在一起并放入一个框架中而形成的。常用的电池模块一般包括两块端板，两块端板之间排布有多个电池单体(锂离子电池)。设置有电池模块输出极的端板又称输出极端板，未设置电池模块输出极的端板又称非输出极端板。
本申请提出的电池模块，具备了上述隔离膜的全部有益效果，在此不再一一赘述。
第五方面，本申请提供了一种电池包，包括上述实施例中的电池模块。
在一些电池生产加工技术中，将多个电池单体先整合为电池模块，然后将电池模块封装于电池的箱体中，形成电池包。电池包内可封装一排多个电池模块，也可封装多排多个电池模块，多排多个电池模块的排列方式可以是双排多列、多排双列、多排多列等。以封装双排多列电池模块的电池包为例，每一列第一个端板一般为头部输出极端板，两排电池模块间相邻的两块端板为中部非输出极端板，每一列最后一个端板为尾部非输出极端板，头部输出极端板和其中一个中部非输出极端板属于第一排电池模块，其中一个中部非输出极端板和尾部输出极端板属于第二排电池模块。
本申请提出的电池包，具备了上述隔离膜的全部有益效果，在此不再一一赘述。
第六方面，本申请提供了一种用电装置，包括上述实施例中的锂离子电池。
本申请提出的用电装置包括但不限于：手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动车辆、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等，例如，航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等，电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动车辆玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等，电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨。
本申请提出的用电装置，具备了上述隔离膜的全部有益效果，在此不再一一赘述。
以下结合具体实施例和附图对本申请的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
实施例1至8及对比例1的隔离膜参数如下表1：
表1实施例1至8及对比例1的隔离膜参数
实施例1
在基膜的宽度方向上的中部涂布第一涂覆层，以形成隔离膜的中间区域，第一涂覆层的材质为添加0.5wt.％含量的抗氧化剂和分子量为40万的PVDF；在基膜其他部位涂布第二涂覆层，以形成隔离膜的第一区域和第二区域，第二涂覆层的材质为添加20wt.％含量的抗氧化剂和分子量为80万的PVDF，第一涂覆层和第二涂覆层的涂布方式一致，以使两者的杨氏模量不同，得隔离膜，其中，所述第一涂层的阻抗大于所述第二涂层的阻抗。第一涂覆层和第二涂覆层的杨氏模量不同，参照表1，第一涂覆层和第二涂覆层均包括胶层和陶瓷层。
其中，杨氏模量测试采用拉伸法测定，将相应的涂覆层制成线状，采用杨氏模量测定仪、光杠杆、望远镜和直标尺、卷尺、游标卡尺、螺旋测微仪根据如下公式进行测定：
Y＝8DLF/(πd2lΔx)
其中，Y为待测杨氏模量，F为砝码对待测线所产生的重力；L为待测线的长度(用卷尺测量)；D为光杠杆镜面到标尺的垂直距离(用卷尺测量)；d为待测线的直径(用螺旋测微仪测量)；l为光杠杆前后足的垂直距离(用游标卡尺测量)；Δx为增加砝码使望远镜中的标尺位置发生变化的量。
实施例2
在基膜的宽度方向上的中部涂布第一涂覆层，第一涂覆层的材质为孔隙率为11.1％的陶瓷三氧化二铝，以形成隔离膜的中间区域，在基膜其他部位涂布第二涂覆层，以形成隔离膜的第一区域和第二区域，第二涂覆层的材质为孔隙率为35.88％的陶瓷三氧化二铝，第一涂覆层和第二涂覆层的涂布方式一致，以使两者的孔隙率不同，得隔离膜，其中，所述第一涂层的阻抗大于所述第二涂层的阻抗，第一涂覆层和第二涂覆层的孔隙率不同，参照表1，第一涂覆层和第二涂覆层均包括胶层和陶瓷层。
实施例3
在基膜的宽度方向上的中部涂布第一涂覆层，第一涂覆层的材质为1.5μm的双面陶瓷涂层，以形成隔离膜的中间区域，在基膜其他部位涂布第二涂覆层，以形成隔离膜的第一区域和第二区域，第二涂覆层的材质为2μm的双面陶瓷涂层，得隔离膜，其中，所述第一涂层的阻抗大于所述第二涂层的阻抗，第一涂覆层和第二涂覆层的接触角不同，参照表1，第一涂覆层和第二涂覆层均包括胶层和陶瓷层，陶瓷层的接触角不同。
实施例4
在基膜的宽度方向上的中部涂布第一涂覆层，第一涂覆层的材质为2μm的双面陶瓷涂层，以形成隔离膜的中间区域，在基膜其他部位涂布第二涂覆层，以形成隔离膜的第一区域和第二区域，第二涂覆层的材质为2.5μm的双面陶瓷涂层，得隔离膜，其中，所述第一涂层的阻抗大于所述第二涂层的阻抗，第一涂覆层和第二涂覆层的接触角不同，参照表1，第一涂覆层和第二涂覆层均包括胶层和陶瓷层，陶瓷层的接触角不同。
实施例5
除中x/y值不同外，其余制备方法同实施例1。
实施例6
除x/y值不同外，其余制备方法同实施例1。
实施例7
除x/y值不同外，其余制备方法同实施例1。
实施例8
除第一涂覆层的材质为孔隙率为25.1％的陶瓷粉体外，其余制备方法同实施例2。
对比例1
在基膜上涂布均匀的涂覆层，得隔离膜，涂覆层包括胶层和陶瓷层。
电池循环测试：
将实施例实施例1至8及对比例1的隔离膜制成软包电池进行循环测试，并进行拆解，收集界面数据，同步收取ICP数据：
在25℃进行1C/1C恒流充放电测试，当充放电循环300次后，拆解电池，收集负极极片上下部与中部的界面数据和ICP数据，分析极片中部颜色变化和锂含量占比；
EIS阻抗测试：
取不同实施例的隔离膜装成纽扣电池，在5MV振幅，0.01-100KHZ下测试EIS阻抗。
测试结果如下表2：
表2实施例1至8及对比例1性能测定
由表2可以看出，本申请实施例的隔离膜，第一区域和第二区域(其他区域)的EIS中扩散斜率大于中间区域的扩散斜率，具有更小的扩散阻抗，可获得更多锂量，减缓极片中间区域的锂冗余导致的中间区域析锂异常；同时，将不同位置具有不同杨氏模量的隔膜应用到软包中进行循环，并拆解循环后负极极片的上下部位置与中部区域，观察颜色差异，并送测ICP数据，结果发现，降低隔离膜第一区域和第二区域的阻抗的锂元素占比总体降低，且无明显的析锂异常。
相对于实施例1，对比例1的隔离膜各部分阻抗相同，同时，将不同位置具有不同杨氏模量的隔膜应用到软包中进行循环，并拆解循环后负极极片的上下部位置与中部区域，观察颜色差异，并送测ICP数据，结果发现，降低隔离膜第一区域和第二区域的阻抗的锂元素占比不变，且出现明显的析锂异常。
综上所述，本申请提出的隔离膜，极片宽度方向上，中部容易出现黑斑析锂异常；本申请通过分析极片析锂黑斑(中间区域)与正常(第一区域和第二区域)区域锂含量，并结合锂扩散路径理论推算，发现极片中部有更多的锂，锂更易富集在极片中部，导致中部锂冗余而析锂黑斑，恶化长期循环寿命；本申请主要通过增加隔离膜中间区域的阻抗，使隔离膜中间区域的阻抗大于第一区域和第二区域的阻抗，提高锂嵌入到极片上下部位置的量和概率，提高极片的一致性，改善锂嵌入到极片中的均匀性，进而减缓消除极片中部析锂黑斑异常。
以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (12)
1.一种隔离膜，其特征在于，所述隔离膜包括沿其宽度方向上依次排布的第一区域、中间区域和第二区域，所述中间区域的阻抗分别大于所述第一区域的阻抗和第二区域的阻抗。
2.如权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，在所述隔离膜的宽度方向上，所述中间区域的尺寸为x，所述隔离膜的尺寸为y，x/y＝1/5～3/5。
3.如权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，所述中间区域的阻抗为a，第一区域和第二区域的阻抗均为b，a/b＝1.1～1.5。
4.如权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，所述中间区域的杨氏模量分别小于第一区域的杨氏模量和第二区域的杨氏模量；和/或，
所述中间区域的孔隙率分别小于第一区域的孔隙率和第二区域的孔隙率；和/或，
所述中间区域的孔径分布分别小于第一区域的孔径分布和第二区域的孔径分布；和/或，
所述中间区域的连通性分别小于第一区域的连通性和第二区域的连通性；和/或，
所述中间区域的弯曲度分别大于第一区域的弯曲度和第二区域的弯曲度。
5.如权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，所述中间区域的接触角分别大于第一区域的接触角和第二区域的接触角。
6.如权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，所述中间区域的接触角是30～40°，第一区域和第二区域的接触角是22～27°。
7.如权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，所述中间区域的孔隙率比第一区域的孔隙率小5％～20％，所述中间区域的孔隙率比第二区域的孔隙率小5％～20％。
8.一种如权利要求1至7任意一项所述的隔离膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在基膜的宽度方向上的中部涂布第一涂覆层，以形成隔离膜的中间区域，在基膜其他部位涂布第二涂覆层，以形成隔离膜的第一区域和第二区域，得隔离膜，其中，所述第一涂层的阻抗大于所述第二涂层的阻抗。
9.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求1至7任意一项所述的隔离膜。
10.一种电池模块，其特征在于，包括权利要求9所述的锂离子电池。
11.一种电池包，其特征在于，包括权利要求10所述的电池模块。
12.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求9所述的锂离子电池。
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