CN116073004A - 一种隔离膜、二次电池、电池模块、电池包及用电装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种隔离膜、二次电池、电池模块、电池包和用电装置，沿第一方向，隔离膜依次包括第一区、主体区和第二区，第一区的至少一个表面和/或第二区的至少一个表面设置有荧光涂层，荧光涂层用于标识隔离膜是否出现翻折。本申请的隔离膜能够在发生翻折后被及时识别出，避免发生翻折的隔离膜被制成锂离子电池，有利于锂离子电池良率的提高。

Description

一种隔离膜、二次电池、电池模块、电池包及用电装置
技术领域
本申请涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种隔离膜、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。
背景技术
锂离子电池具有比能量大、工作电压高、自放电率低、体积小、重量轻等特点，广泛应用于电动车、电子设备等产品中。
锂离子电池制备过程中，隔离膜可能会因意外发生翻折。由于隔离膜在电池中起着隔离电池的正、负极片的作用，当隔离膜翻折后，会造成电池的正、负极片相接触而发生短路，影响电池的安全性。
发明内容
本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于标识发生翻折的隔离膜，以便及时识别出发生翻折的隔离膜。
为了达到上述目的，本申请提供了一种隔离膜、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。
本申请的第一方面提供了一种隔离膜，沿第一方向，所述隔离膜依次包括第一区、主体区和第二区，所述第一区的至少一个表面和/或所述第二区的至少一个表面设置有荧光涂层，所述荧光涂层用于标识所述隔离膜是否出现翻折。
由此，当隔离膜发生翻折时，翻折部位的荧光涂层的荧光色会缺失，从而提示该部位发生翻折。因此，本申请的隔离膜能够在发生翻折后被及时识别出，避免发生翻折的隔离膜被制成锂离子电池，有利于锂离子电池良率的提高。
在任意实施方式中，沿所述第一方向，所述第一区的宽度w1为：0.5mm～15mm，所述第二区的宽度w2为：0.5mm～15mm，一方面使得隔离膜发生翻折时翻折部位的荧光色缺失被有效识别出，另一方面减少第一区和/或第二区对隔离膜主体区宽度的占用，改善隔离膜的隔离性能。
在任意实施方式中，所述荧光涂层包括荧光材料，所述荧光材料包括荧光金属氧化物、荧光硫化物和荧光镧系螯合物中的至少一种，使得包含上述荧光材料的荧光涂层具有良好的荧光效果。
在任意实施方式中，所述荧光涂层还包括粘结剂，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚乙烯醇和聚丙烯腈中的至少一种，能够提高荧光涂层的界面粘结效果，起到固定荧光涂层与隔离膜的作用，降低荧光涂层与隔离膜基材脱离而影响检测隔离膜翻折效果的风险。
在任意实施方式中，所述荧光涂层还包括丙烯酸类树脂，基于所述荧光涂层的总质量，所述荧光材料的质量百分含量为40％～80％，所述粘结剂的质量百分含量为1％～10％，所述丙烯酸类树脂的质量百分含量为10％～50％，能够提高荧光涂层的成膜性，有利于得到厚度均匀、粘附性良好的荧光涂层。
在任意实施方式中，所述荧光涂层与所述第一区之间设置有无机涂层，和/或，所述荧光涂层与所述第二区之间设置有无机涂层。无机涂层能够起到支撑隔离膜和荧光涂层的作用，从而提高隔离膜边缘(即第一区和/或第二区)的硬度，使隔离膜边缘不易发生翻折，改善了隔离膜的性能。
在任意实施方式中，所述无机涂层中包括无机颗粒，所述无机颗粒包括三氧化二铝和勃姆石中的至少一种，能够有效提高对隔离膜和荧光涂层的支撑性，使隔离膜边缘不易发生翻折。
本申请的第二方面还提供一种识别隔离膜翻折的方法，应用于上述任一实施方案所述的隔离膜，所述方法包括：在所述隔离膜沿第二方向移动的过程中，通过颜色感应器监测所述隔离膜的荧光区是否具有荧光色；当所述颜色感应器监测到所述荧光区缺失所述荧光色时，确定所述隔离膜发生翻折。
由此，能够在隔离膜沿第二方向移动的过程中，通过颜色感应器监测隔离膜的荧光区是否具有荧光色，从而对发生翻折的隔离膜进行识别，避免发生翻折的隔离膜被制成锂离子电池，有利于锂离子电池良率的提高。
本申请的第三方面提供一种电极组件，包括正极极片、负极极片和上述任一实施方案所述的隔离膜。
由此，由于发生翻折的隔离膜被识别出，发生翻折的隔离膜可以采取报废措施，因此包含本申请的电极组件的锂离子电池具有更高的良率。
在任意实施方式中，沿所述第一方向，所述第一区的宽度w1≥第一宽度W3，所述第一宽度W3为所述负极极片的上边缘与所述正极极片的上边缘之间的距离，能够使第一区中的荧光涂层具有更好的识别效果，又不会导致第一区对隔离膜主体区宽度的过多占用，从而改善隔离膜的隔离性能。
在任意实施方式中，沿所述第一方向，所述第二区的宽度w2≥第二宽度W4，所述第二宽度W4为所述负极极片的下边缘与所述正极极片的下边缘之间的距离。能够使第二区中的荧光涂层具有更好的识别效果，又不会导致第二区对隔离膜主体区宽度的过多占用，从而改善隔离膜的隔离性能。
本申请的第四方面提供一种二次电池，包括本申请第三方面的电极组件。
本申请的第五方面提供一种电池模块，包括本申请的第四方面的二次电池。
本申请的第六方面提供一种电池包，包括本申请的第五方面的电池模块。
本申请的第七方面提供一种用电装置，包括选自本申请的第四方面的二次电池、本申请的第五方面的电池模块或本申请的第六方面的电池包中的至少一种。
本申请的有益效果：
本申请提供的一种隔离膜、二次电池、电池模块、电池包和用电装置，沿第一方向，隔离膜依次包括第一区、主体区和第二区，其中第一区的至少一个表面和/或第二区的至少一个表面设置有荧光涂层，该荧光涂层能够用于标识隔离膜是否出现翻折。当隔离膜发生翻折时，翻折部位的荧光涂层的荧光色会缺失，从而提示该部位发生翻折。因此，本申请的隔离膜能够在发生翻折后被及时识别出，避免发生翻折的隔离膜被制成锂离子电池，有利于锂离子电池良率的提高。
附图说明
图1是本申请一实施方式的隔离膜的结构示意图。
图2是图1以A-A为截面的剖面图。
图3是本申请另一实施方式的隔离膜的结构示意图。
图4是本申请第三种实施方式的隔离膜的结构示意图。
图5是本申请第四种实施方式的隔离膜的结构示意图。
图6是本申请一实施方式的识别隔离膜翻折方法的流程示意图。
图7是本申请一实施方式的三层结构条带的结构示意图。
图8是本申请一实施方式的二次电池的示意图。
图9是图8所示的本申请一实施方式的二次电池的分解图。
图10是本申请一实施方式的电池模块的示意图。
图11是本申请一实施方式的电池包的示意图。
图12是图11所示的本申请一实施方式的电池包的分解图。
图13是本申请一实施方式的二次电池用作电源的用电装置的示意图。
附图标记说明：
1电池包；2上箱体；3下箱体；4电池模块；5二次电池；51壳体；52电极组件；53顶盖组件；6荧光涂层；7粘结剂；8无机涂层；10隔离膜；11第一区；12主体区；13第二区。
具体实施方式
以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的隔离膜、二次电池、电池模块、电池包和电学装置的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。
本申请所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60-120和80-110的范围，理解为60-110和80-120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于公开了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。
如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
如果没有特别的说明，本申请的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案。
如果没有特别的说明，本申请的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，所述提到所述方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步骤(a)、(b)和(c)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。
如果没有特别的说明，本申请所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，所述“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。
如果没有特别的说明，在本申请中，术语“或”是包括性的。举例来说，短语“A或B”表示“A，B，或A和B两者”。更具体地，以下任一条件均满足条件“A或B”：A为真(或存在)并且B为假(或不存在)；A为假(或不存在)而B为真(或存在)；或A和B都为真(或存在)。
本申请人在研究中发现，锂离子电池在制备过程中，例如对于卷绕结构电池，隔离膜可能会在卷绕过程中发生翻折。由于隔离膜起到隔离正、负极片的作用，当隔离膜发生翻折后，可能会在翻折处出现正、负极片相接触的情况，导致锂离子电池内部短路，对锂离子电池的安全性产生影响。
基于此，本申请人经过深入研究后发现，将荧光材料应用于隔离膜中，从而在锂离子电池制备时，能够基于隔离膜表面的荧光材料识别隔离膜发生翻折的部位。如此，可以及时识别出发生翻折的隔离膜，避免发生翻折的隔离膜被制成电池，引发电池安全事故。
为了有效识别发生翻折的隔离膜，避免发生翻折的隔离膜被制成锂离子电池，有鉴于此，本申请提供了一种隔离膜、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。
本申请的一个实施方式中，本申请提出了一种隔离膜，参见图1和图2，其中，图1是本申请隔离膜的结构示意图，图2是图1以A-A为截面的剖面图，隔离膜10依次包括第一区11、主体区12和第二区13，第一区11的至少一个表面和/或第二区13的至少一个表面设置有荧光涂层6，荧光涂层6用于标识隔离膜10是否出现翻折。
本申请实施例中，第一方向为隔离膜10的宽度方向。主体区12是指隔离膜10的主体部分，主体区12起到隔离锂离子电池中正极极片和负极片的作用；第一区11和第二区13是指沿第一方向设置的、分别位于主体区12两侧的隔离膜10部分，第一区11和第二区13通常位于隔离膜10的边缘。
第一区11的至少一个表面和/或第二区13的至少一个表面设置有荧光涂层6。在一些实施方式中，第一区11的至少一个表面设置有荧光涂层6；在一些实施方式中，第二区13的至少一个表面设置有荧光涂层6；在一些实施方式中，第一区11的至少一个表面和第二区13的至少一个表面均设置有荧光涂层6。可以理解的是，由于隔离膜10具有两面，相应地，可以在第一区11的一个表面设置荧光涂层6，也可以在第一区11的两个表面均设置荧光涂层6，只要能够起到荧光作用即可。第二区13的荧光涂层6亦然。
由于本申请实施例的第一区11的至少一个表面和/或第二区13的至少一个表面设置有荧光涂层6，该荧光涂层6能够用于标识隔离膜10是否出现翻折。基于此，当隔离膜10发生翻折时，翻折部位的荧光涂层6的荧光色会缺失，从而提示该部位发生翻折，能够及时识别出发生翻折的隔离膜10，避免发生翻折的隔离膜10被制成电池，有利于锂离子电池良率的提高。
在一些实施方式中，参考图1，沿第一方向，第一区11的宽度w1为：0.5mm～15mm，第二区13的宽度w2为：0.5mm～15mm。本申请人发现，通过控制第一区11的宽度w1和/或第二区13的宽度w2在上述范围内，一方面使得隔离膜发生翻折时翻折部位的荧光色缺失被有效识别出，另一方面减少第一区和/或第二区对隔离膜主体区宽度的占用，防止大幅降低隔离膜的隔离性能。w1、w2可以根据隔离膜整体的宽度进行调整，例如，当隔离膜整体的宽度较大时，w1、w2可以设置的较大；当隔离膜整体的宽度较小时，w1、w2可以设置的较小，只要保证w1、w2在本申请范围内即可。
在一些实施方式中，荧光涂层6包括荧光材料。本申请对荧光涂层6中的荧光材料没有特别限制，只要能够产生荧光、实现本申请目的即可。在一些实施方式中，荧光材料包括荧光金属氧化物、荧光硫化物和荧光镧系螯合物中的至少一种。示例性地，荧光材料具体可以选自Y2O3S、BaMgAl10O17:Eu(铝酸钡镁铕)、Y2O3:Eu(三氧化二钇铕)、LaPO4：Ce,Tb(磷酸镧铈,铽)、MN2S2:Eu(M选自Ba、Sr或Ca；N选自Al、Ca或In)中的至少一种，示例性地，MN2S2:Eu可以为BaAl2S2:Eu(硫代铝酸钡铕)。本申请通过在荧光涂层中包括上述荧光材料，能够使第一区和/或第二区发出荧光，便于对发生翻折的隔离膜进行识别。
在一些实施方式中，如图3所示，荧光涂层6还包括粘结剂7。本申请对粘结剂没有特别限制，只要能够升温后产生粘性、实现本申请目的即可，在一些实施方式中，粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚乙烯醇和聚丙烯腈中的至少一种。本申请通过在荧光涂层6中包括粘结剂7，当电极组件经过升温后，隔离膜10边缘的荧光涂层6区域能够相互粘接在一起，能够提高荧光涂层6的界面粘结效果，起到固定荧光涂层6与隔离膜10的作用，降低因荧光涂层6与隔离膜基材脱离而影响检测隔离膜翻折效果的风险。需要说明的是，图3中的粘结剂7仅作为示例，实际的荧光涂层6中的粘结剂可以均匀地分布在荧光涂层6中。
在一些实施方式中，荧光涂层6还包括丙烯酸类树脂，基于荧光涂层6的总质量，荧光材料的质量百分含量为40％～80％，粘结剂的质量百分含量为1％～10％，丙烯酸类树脂的质量百分含量为10％～50％。本申请通过在荧光涂层6中包括丙烯酸类树脂，能够提高荧光涂层的成膜性，有利于得到厚度均匀、粘附性良好的荧光涂层。
本申请通过协同控制荧光材料、粘结剂、丙烯酸类树脂的含量在上述范围内，能够得到荧光性优异、界面粘结性能优异、成膜性优异的荧光涂层，从而提高荧光涂层与隔离膜基材之间的粘结性能，降低因荧光涂层与隔离膜基材脱离而影响检测隔离膜翻折效果的风险。
在一些实施方式中，如图4所示，沿隔离膜的厚度方向，荧光涂层6与第一区11之间设置有无机涂层8，和/或，沿隔离膜的厚度方向，荧光涂层6与第二区13之间设置有无机涂层8。具体而言，在一些实施方式中，沿隔离膜的厚度方向，荧光涂层6与第一区11之间设置有无机涂层8；在一些实施方式中，沿隔离膜的厚度方向，荧光涂层6与第二区13之间设置有无机涂层8；在一些实施方式中，沿隔离膜的厚度方向，荧光涂层6与第一区11之间设置有无机涂层8，且荧光涂层6与第二区13之间设置有无机涂层8。无机涂层能够起到支撑隔离膜和荧光涂层的作用，从而提高隔离膜边缘即第一区11和/或第二区13的硬度，使隔离膜边缘不易发生翻折，改善了隔离膜的性能。
在一些实施方式中，无机涂层8中包括无机颗粒，本申请对荧光涂层6中的无机颗粒没有特别限制，只要能实现本申请目的即可。在一些实施方式中，无机颗粒包括三氧化二铝和勃姆石中的至少一种，能够有效提高对隔离膜和荧光涂层的支撑性，使隔离膜边缘不易发生翻折。本申请对无机颗粒的粒径没有特别限制，只要能实现本申请目的即可。
在一些实施方式中，如图5所示，荧光涂层6与第一区11和/或第二区13之间设置有无机涂层8，荧光涂层6还包括粘结剂7。通过粘结剂7与无机涂层8的协同作用，不仅能够提高荧光涂层的界面粘结效果，降低因荧光涂层与隔离膜基材脱离而影响检测隔离膜翻折效果的风险，还能够提高第一区和/或第二区的硬度，使隔离膜边缘不易发生翻折，改善了隔离膜的性能。
本申请对荧光涂层的制备方法没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，可以将含有荧光材料的荧光浆料涂覆在隔离膜基材表面的边缘位置处，形成荧光涂层。本申请对荧光浆料没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，荧光浆料中可以包括荧光材料、分散剂、丙烯酸类树脂、有机溶剂等物质。此外，还可以在荧光浆料中加入粘结剂以提高荧光涂层的界面粘结效果。本申请对分散剂没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，分散剂可以选自硅酸盐类材料(如水玻璃)、碱金属磷酸盐类材料(如三聚磷酸钠、六偏磷酸钠或焦磷酸钠等。
本申请的一个实施方式中，本申请提出了一种识别隔离膜翻折的方法，应用上述任一实施方式所述的隔离膜，如图6所示，所述方法包括：
S101：在隔离膜沿第二方向移动的过程中，通过颜色感应器监测隔离膜的荧光区是否具有荧光色。
本申请实施例中，第二方向是指隔离膜的长度方向。可以理解的是，电极组件在卷绕前会在隔离膜的两面分别放置正极极片和负极极片，形成图7所示的三层结构条带，然后将该条带通过卷绕设备卷绕为电极组件。如图7所示，由于正极极片14和负极极片15分别位于隔离膜10的两面，其中负极极片15的宽度通常小于隔离膜10的宽度但大于正极极片14的宽度，负极极片15边缘与隔离膜10的边缘之间包括具有荧光涂层6的区域(即第一区11和/或第二区13)，基于此，可以在卷绕设备上固定一个颜色感应器，颜色感应器监测该条带中负极极片边缘与隔离膜边缘之间的区域，即具有荧光涂层的区域，以识别该区域是否出现荧光色缺失。
S102：当颜色感应器监测到荧光区缺失荧光色时，确定隔离膜发生翻折。本申请实施例对颜色感应器没有特别限制，只要能够识别荧光色即可，可以是市面上购买的颜色感应器。
在隔离膜10沿第二方向移动的过程中，当隔离膜10发生翻折时，对应的极片区域就会缺失荧光色，进而被颜色感应器识别到，颜色感应器可以将识别结果发送给管理单元，管理单元便可以确认隔离膜发生翻折。本申请实施例对管理单元没有特别限制，例如可以是卷绕设备中的可编程控制器。
本申请实施例能够在隔离膜沿第二方向移动的过程中，通过颜色感应器监测隔离膜的荧光区是否具有荧光色，从而对发生翻折的隔离膜进行识别，避免发生翻折的隔离膜被制成锂离子电池，有利于锂离子电池良率的提高。
本申请的一个实施方式中，本申请提出了一种电极组件，参考图7，包括正极极片14、负极极片15和上述任一实施方案所述的隔离膜10。本申请的电极组件制成锂离子电池后，由于发生翻折的隔离膜被识别出，因此锂离子电池具有更高的良率。
在一些实施方式中，参考图7，沿第一方向，第一区11的宽度w1≥第一宽度W3，第一宽度W3为负极极片15的上边缘与正极极片14的上边缘之间的距离。
本申请实施例中，第一方向为隔离膜的宽度方向。负极极片15的上边缘与正极极片14的上边缘之间的距离，是指负极极片15超出正极极片14的区域的宽度，即Overhang区域的宽度。第一区11的宽度w1≥第一宽度W3，提高了第一区11的宽度，能够使第一区11中的荧光涂层具有更好的识别效果，又不会导致第一区11对隔离膜主体区12宽度的过多占用，从而改善隔离膜的隔离性能。
在一些实施方式中，参考图7，沿第一方向，第二区13的宽度w2≥第二宽度W4，第二宽度W4为负极极片的下边缘与正极极片的下边缘之间的距离。
本申请实施例中，负极极片15的下边缘与正极极片14的下边缘之间的距离，是指负极极片15超出正极极片14的区域的宽度，即Overhang区域的宽度。第二区13的宽度w2≥第二宽度W4，提高了第二区13的宽度，能够使第二区13中的荧光涂层具有更好的识别效果，又不会导致第二区13对隔离膜主体区12宽度的过多占用，从而改善隔离膜的隔离性能。
本申请的隔离膜可以应用于卷绕结构电极组件，也可以叠片结构电极组件，本申请没有特别限制，只需在裁切时，按照卷绕结构或叠片结构的尺寸进行裁切即可。
另外，以下适当参照附图对本申请的二次电池、电池模块、电池包和用电装置进行说明。
本申请的一个实施方式中，提供一种二次电池。
通常情况下，二次电池包括正极极片、负极极片、电解质和隔离膜。在电池充放电过程中，活性离子在正极极片和负极极片之间往返嵌入和脱出。电解质在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。隔离膜设置在正极极片和负极极片之间，主要起到防止正负极短路的作用，同时可以使离子通过。
[正极极片]
正极极片包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极膜层。
作为示例，正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，正极膜层设置在正极集流体相对的两个表面的其中任意一者或两者上。
在一些实施方式中，所述正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可采用铝箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料(铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)等的基材)上而形成。
在一些实施方式中，正极活性材料可采用本领域公知的用于电池的正极活性材料。作为示例，正极活性材料可包括以下材料中的至少一种：橄榄石结构的含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物及其各自的改性化合物。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。其中，锂过渡金属氧化物的示例可包括但不限于锂钴氧化物(如LiCoO2)、锂镍氧化物(如LiNiO2)、锂锰氧化物(如LiMnO2、LiMn2O4)、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物(如LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(也可以简称为NCM333)、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(也可以简称为NCM523)、LiNi0.5Co0.25Mn0.25O2(也可以简称为NCM211)、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(也可以简称为NCM622)、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(也可以简称为NCM811)、锂镍钴铝氧化物(如LiNi0.85Co0.15Al0.05O2)及其改性化合物等中的至少一种。橄榄石结构的含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂(如LiFePO4(也可以简称为LFP))、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂(如LiMnPO4)、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的复合材料中的至少一种。
在一些实施方式中，正极膜层还可选地包括正极膜层粘结剂。作为示例，所述正极膜层粘结剂可以包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物及含氟丙烯酸酯树脂中的至少一种。
在一些实施方式中，正极膜层还可选地包括导电剂。作为示例，所述导电剂可以包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。
在一些实施方式中，可以通过以下方式制备正极极片：将上述用于制备正极极片的组分，例如正极活性材料、导电剂、正极膜层粘结剂和任意其他的组分分散于溶剂(例如N-甲基吡咯烷酮)中，形成正极浆料；将正极浆料涂覆在正极集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到正极极片。
[负极极片]
负极极片包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上的负极膜层，所述负极膜层包括负极活性材料。
作为示例，负极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，负极膜层设置在负极集流体相对的两个表面中的任意一者或两者上。
在一些实施方式中，所述负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可以采用铜箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基材至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料(铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)等的基材)上而形成。
在一些实施方式中，负极活性材料可采用本领域公知的用于电池的负极活性材料。作为示例，负极活性材料可包括以下材料中的至少一种：人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。所述硅基材料可选自单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物以及硅合金中的至少一种。所述锡基材料可选自单质锡、锡氧化合物以及锡合金中的至少一种。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池负极活性材料的传统材料。这些负极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。
在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括负极膜层粘结剂。所述负极膜层粘结剂可选自丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸钠(PAAS)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)及羧甲基壳聚糖(CMCS)中的至少一种。
在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括导电剂。导电剂可选自超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。
在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括其他助剂，例如增稠剂(如羧甲基纤维素钠(CMC-Na))等。
在一些实施方式中，可以通过以下方式制备负极极片：将上述用于制备负极极片的组分，例如负极活性材料、导电剂、负极膜层粘结剂和任意其他组分分散于溶剂(例如去离子水)中，形成负极浆料；将负极浆料涂覆在负极集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到负极极片。
[电解质]
电解质在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。本申请对电解质的种类没有具体的限制，可根据需求进行选择。例如，电解质可以是液态的、凝胶态的或全固态的。
在一些实施方式中，所述电解质采用电解液。所述电解液包括电解质盐和溶剂。
在一些实施方式中，电解质盐可选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、三氟甲磺酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂及四氟草酸磷酸锂中的至少一种。
在一些实施方式中，溶剂可选自碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、1,4-丁内酯、环丁砜、二甲砜、甲乙砜及二乙砜中的至少一种。
在一些实施方式中，所述电解液还可选地包括添加剂。例如添加剂可以包括负极成膜添加剂、正极成膜添加剂，还可以包括能够改善电池某些性能的添加剂，例如改善电池过充性能的添加剂、改善电池高温或低温性能的添加剂等。
[隔离膜]
在一些实施方式中，隔离膜的材质可选自玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的至少一种。隔离膜可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜，没有特别限制。在隔离膜为多层复合薄膜时，各层的材料可以相同或不同，没有特别限制。
在一些实施方式中，正极极片、负极极片和隔离膜可通过卷绕工艺或叠片工艺制成电极组件。
在一些实施方式中，二次电池可包括外包装。该外包装可用于封装上述电极组件及电解质。
在一些实施方式中，二次电池的外包装可以是硬壳，例如硬塑料壳、铝壳、钢壳等。二次电池的外包装也可以是软包，例如袋式软包。软包的材质可以是塑料，作为塑料，可列举出聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及聚丁二酸丁二醇酯等。
本申请对二次电池的形状没有特别的限制，其可以是圆柱形、方形或其他任意的形状。例如，图8是作为一个示例的方形结构的二次电池5。
在一些实施方式中，参照图9，外包装可包括壳体51和盖板53。其中，壳体51可包括底板和连接于底板上的侧板，底板和侧板围合形成容纳腔。壳体51具有与容纳腔连通的开口，盖板53能够盖设于所述开口，以封闭所述容纳腔。正极极片、负极极片和隔离膜可经卷绕工艺或叠片工艺形成电极组件52。电极组件52封装于所述容纳腔内。电解液浸润于电极组件52中。二次电池5所含电极组件52的数量可以为一个或多个，本领域技术人员可根据具体实际需求进行选择。
在一些实施方式中，二次电池可以组装成电池模块，电池模块所含二次电池的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池模块的应用和容量进行选择。
图10是作为一个示例的电池模块4。参照图10，在电池模块4中，多个二次电池5可以是沿电池模块4的长度方向依次排列设置。当然，也可以按照其他任意的方式进行排布。进一步可以通过紧固件将该多个二次电池5进行固定。
可选地，电池模块4还可以包括具有容纳空间的外壳，多个二次电池5容纳于该容纳空间。
在一些实施方式中，上述电池模块还可以组装成电池包，电池包所含电池模块的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池包的应用和容量进行选择。
图11和图12是作为一个示例的电池包1。参照图11和图12，在电池包1中可以包括电池箱和设置于电池箱中的多个电池模块4。电池箱包括上箱体2和下箱体3，上箱体2能够盖设于下箱体3，并形成用于容纳电池模块4的封闭空间。多个电池模块4可以按照任意的方式排布于电池箱中。
另外，本申请还提供一种用电装置，所述用电装置包括本申请提供的二次电池、电池模块、或电池包中的至少一种。所述二次电池、电池模块、或电池包可以用作所述用电装置的电源，也可以用作所述用电装置的能量存储单元。所述用电装置可以包括移动设备(例如手机、笔记本电脑等)、电动车辆(例如纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等)、电气列车、船舶及卫星、储能系统等，但不限于此。
作为所述用电装置，可以根据其使用需求来选择二次电池、电池模块或电池包。
图13是作为一个示例的用电装置。该用电装置为纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等。为了满足该用电装置对二次电池的高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包或电池模块。
作为另一个示例的装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等。该装置通常要求轻薄化，可以采用二次电池作为电源。
实施例
以下，说明本申请的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
<隔离膜的制备>
<荧光浆料的配制>
将荧光材料Y2O3S、分散剂三聚磷酸钠、丙烯酸树脂、有机溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)按照质量比35∶2∶30∶33混合，真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，得到荧光浆料。
<具有荧光涂层的隔离膜的制备>
选择厚度为7μm的市售多孔聚乙烯膜作为隔离膜基材，在隔离膜基材的两个边缘分别涂覆荧光浆料，形成如图1所示的第一区和第二区，其中，第一区和第二区中的荧光涂层的厚度均为5μm，第一区宽度w1为1.0mm，第二区宽度w2为1.0mm。然后以相同的步骤在隔离膜的另一面制备荧光涂层，得到两面均具有荧光涂层的隔离膜。
<正极极片的制备>
将正极活性材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、导电剂导电碳黑、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按质量比96∶2∶2混合，然后加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，在真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，得到固含量为60wt％的正极浆料。将正极浆料均匀涂覆在厚度为12μm的铝箔的一个表面上，120℃条件下烘干，冷压后得到正极活性材料层厚度为60μm的正极极片，然后在该正极极片的另一个表面上重复以上步骤，得到双面涂布有正极活性材料层的正极极片，经过极耳成型、分切等工序得到正极极片。
<负极极片的制备>
将负极活性材料人造石墨、导电炭黑、聚丙烯酸钠按质量比95∶2∶3混合，加入去离子水作为溶剂，在真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，得到固含量为50wt％的负极浆料。将负极浆料均匀涂布在厚度为8μm的铜箔的一个表面上，110℃条件下烘干，冷压后得到负极活性材料层厚度为70μm的负极极片。然后在该负极极片的另一个表面上重复以上步骤，得到双面涂布有负极活性材料层的负极极片，经过极耳成型、分切等工序得到负极极片。
<电极组件的制备>
将上述正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正极极片和负极极片之间起到隔离作用，其中第一宽度w3＝0.5mm，第二宽度w4＝0.5mm，然后卷绕得到电极组件。
实施例2
除了在隔离膜的单面涂覆荧光浆料，得到单面具有荧光涂层的隔离膜以外，其余与实施例1相同。
实施例3
除了在隔离膜的一个边缘涂覆荧光浆料，得到具有第一区或第二区的隔离膜以外，其余与实施例1相同。
实施例4
除了在隔离膜的一个边缘涂覆荧光浆料，得到具有第一区或第二区的隔离膜，且单面涂覆荧光浆料以外，其余与实施例1相同。
实施例5
除了<荧光浆料的配制>与实施例1不同以外，其余与实施例1相同。
<荧光浆料的配制>
将荧光材料Y2O3S、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)、分散剂三聚磷酸钠、丙烯酸树脂、有机溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)按照质量比22∶3∶2∶26∶47混合，真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，得到荧光浆料。
实施例6
除了<隔离膜的制备>与实施例1不同以外，其余与实施例1相同。
<隔离膜的制备>
<荧光浆料的配制>
与实施例1相同。
<无机浆料的配制>
将氧化铝(Al2O3，平均粒径为3μm)分散到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中形成固含量为50wt％的无机浆料。
<具有荧光涂层的隔离膜的制备>
选择厚度为7μm的市售多孔聚乙烯膜作为隔离膜基材，在隔离膜基材的两个边缘分别涂覆无机浆料，烘干后得到厚度为1μm的无机涂层，然后在无机涂层上涂覆荧光浆料，形成如图4所示的结构，其中，第一区和第二区中的荧光涂层的厚度为5μm，第一区宽度为3mm，第二区宽度为3mm。然后以相同的步骤在隔离膜的另一面制备荧光涂层，得到两面均具有无机涂层和荧光涂层的隔离膜。
实施例7
除了<隔离膜的制备>与实施例5不同以外，其余与实施例5相同。
<隔离膜的制备>
<荧光浆料的配制>
与实施例5相同。
<无机浆料的配制>
将勃姆石(平均粒径为2μm)分散到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中形成固含量为50wt％的无机浆料。
<具有荧光涂层的隔离膜的制备>
选择厚度为9μm的市售多孔聚乙烯膜作为隔离膜基材，在隔离膜基材的两个边缘分别涂覆无机浆料，烘干后得到厚度为1μm的无机涂层，然后在无机涂层上涂覆荧光浆料，形成如图5所示的结构，其中，第一区和第二区中的荧光涂层的厚度为5μm，第一区宽度为3mm，第二区宽度为3mm。然后以相同的步骤在隔离膜的另一面制备荧光涂层，得到两面均具有无机涂层和荧光涂层的隔离膜。
实施例8
除了<荧光浆料的配制>与实施例1不同以外，其余与实施例1相同。
<荧光浆料的配制>
将荧光材料Y2O3:Eu、丙烯酸树脂、分散剂三聚磷酸钠、有机溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)按照质量比40∶1∶10∶49混合，真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，得到荧光浆料。
实施例9
除了在<隔离膜的制备中>，第一区宽度w1＝0.5mm，第二区宽度w2＝0.5mm，第一宽度w3＝0.3mm，第二宽度w4＝0.3mm以外，其余与实施例1相同。
实施例10
除了在<隔离膜的制备中>，第一区宽度w1＝15mm，第二区宽度w2＝15mm，第一宽度w3＝2mm，第二宽度w4＝2mm以外，其余与实施例1相同。
实施例11
除了在<隔离膜的制备中>，第一区宽度w1＝1.0mm，第二区宽度w2＝1.0mm，第一宽度w3＝1.0mm，第二宽度w4＝1.0mm以外，其余与实施例1相同。
实施例12
除了在<隔离膜的制备中>，第一区宽度w1＝1.0mm，第二区宽度w2＝1.0mm，第一宽度w3＝2.0mm，第二宽度w4＝2.0mm以外，其余与实施例1相同。
对比例1
除了在<隔离膜的制备中>，选择厚度为7μm的市售多孔聚乙烯膜作为隔离膜，即该隔离膜不具有荧光涂层以外，其余与实施例1相同。
上述实施例1～实施例12、对比例1的相关参数如下述表1所示。
表1：实施例1～实施例12与对比例1的参数结果
Figure BDA0003328240450000161
Figure BDA0003328240450000171
表中，“-”表示不存在相关参数。
按照实施例1～实施例12和对比例1的方法制备电极组件，每个实施例和对比例各制备100个电极组件，在电极组件制备过程中，基于本申请提供的隔离膜翻折识别方法识别发生翻折的隔离膜，然后将电极组件拆解，观察实际发生翻折的隔离膜，结果如表2所示。
表2：实施例1～实施例12与对比例1的测试结果
识别出翻折的个数/总个数 拆解后实际翻折个数/总个数
实施例1 7/100 8/100
实施例2 6/100 7/100
实施例3 6/100 7/100
实施例4 7/100 7/100
实施例5 4/100 4/100
实施例6 4/100 4/100
实施例7 3/100 3/100
实施例8 6/100 7/100
实施例10 7/100 8/100
实施例11 7/100 7/100
实施例12 4/100 6/100
对比例1 0/100 6/100
根据上述结果可知，实施例1～实施例12中，识别出发生翻折的隔离膜个数和拆解后实际观察到的翻折隔离膜个数基本一致，表明本申请的隔离膜能够在发生翻折时被有效识别出。
从实施例5可以看出，荧光涂层中包括粘结剂时能够进一步降低隔离膜发生翻折的个数，从而提高锂离子电池的良率。从实施例6可以看出，隔离膜中包括无机涂层，能够使隔离膜不易发生翻折，从而提高锂离子电池的良率。从实施例7可以看出，当荧光涂层中包括粘结剂，隔离膜中包括无机涂层时，通过粘结剂与无机涂层的协同作用，能够进一步降低隔离膜发生翻折的个数，从而进一步提高锂离子电池的良率。
而相对于此，而对比例1的隔离膜由于不具有本申请的荧光涂层，因此其难以对发生翻折的隔离膜进行有效识别，对锂离子电池的良率也未有效提高。
需要说明的是，本申请不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为示例，在本申请的技术方案范围内具有与技术思想实质相同的构成、发挥相同作用效果的实施方式均包含在本申请的技术范围内。此外，在不脱离本申请主旨的范围内，对实施方式施加本领域技术人员能够想到的各种变形、将实施方式中的一部分构成要素加以组合而构筑的其它方式也包含在本申请的范围内。

Claims (15)

1.一种隔离膜，其特征在于，沿第一方向，所述隔离膜依次包括第一区、主体区和第二区，所述第一区的至少一个表面和/或所述第二区的至少一个表面设置有荧光涂层，所述荧光涂层用于标识所述隔离膜是否出现翻折。
2.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，沿所述第一方向，所述第一区的宽度w1为：0.5mm～15mm，所述第二区的宽度w2为：0.5mm～15mm。
3.根据权利要求1或2所述的隔离膜，其特征在于，所述荧光涂层包括荧光材料，所述荧光材料包括荧光金属氧化物、荧光硫化物和荧光镧系螯合物中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的隔离膜，其特征在于，所述荧光涂层还包括粘结剂，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚乙烯醇和聚丙烯腈中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的隔离膜，其特征在于，所述荧光涂层还包括丙烯酸类树脂，基于所述荧光涂层的总质量，所述荧光材料的质量百分含量为40％～80％，所述粘结剂的质量百分含量为1％～10％，所述丙烯酸类树脂的质量百分含量为10％～50％。
6.根据权利要求1～5任一项所述的隔离膜，其特征在于，所述荧光涂层与所述第一区之间设置有无机涂层，和/或，所述荧光涂层与所述第二区之间设置有无机涂层。
7.根据权利要求6所述的隔离膜，其特征在于，所述无机涂层中包括无机颗粒，所述无机颗粒包括三氧化二铝和勃姆石中的至少一种。
8.一种识别隔离膜翻折的方法，其特征在于，应用于权利要求1～7任一项所述的隔离膜，所述方法包括：
在所述隔离膜沿第二方向移动的过程中，通过颜色感应器监测所述隔离膜的荧光区是否具有荧光色；
当所述颜色感应器监测到所述荧光区缺失所述荧光色时，确定所述隔离膜发生翻折。
9.一种电极组件，其特征在于，包括正极极片、负极极片和权利要求1～7中任一项所述的隔离膜。
10.根据权利要求9所述的电极组件，其特征在于，沿所述第一方向，所述第一区的宽度w1≥第一宽度W3，所述第一宽度W3为所述负极极片的上边缘与所述正极极片的上边缘之间的距离。
11.根据权利要求9或10所述的电极组件，其特征在于，沿所述第一方向，所述第二区的宽度w2≥第二宽度W4，所述第二宽度W4为所述负极极片的下边缘与所述正极极片的下边缘之间的距离。
12.一种二次电池，其特征在于，包括权利要求11所述的电极组件。
13.一种电池模块，其特征在于，包括权利要求12所述的二次电池。
14.一种电池包，其特征在于，包括权利要求13所述的电池模块。
15.一种用电装置，其特征在于，包括选自权利要求12所述的二次电池、权利要求13所述的电池模块或权利要求14所述的电池包中的至少一种。
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