CN201122622Y - 一种锂离子电池隔膜 - Google Patents

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张汉鸿
谢海明
张文博
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Abstract

本实用新型公开了一种锂离子电池隔膜，在所述隔膜上涂覆一层包含导电材料和导热材料的微孔聚乙烯薄膜，采用了本实用新型的技术方案，使得瞬间产生的能量能被及时传递走，这样不足以引起局部能量聚集，从而达到了阻止突然热失控导致的严重后果，同时聚乙烯的熔点低于锂的燃点，在工作中，随着电池内温度的增加并达到聚乙烯的熔点，聚乙烯熔融并封闭孔，从而防止了电极接触，阻止了延迟热失控引起的严重后果。

Description

一种锂离子电池隔膜
技术领域
本实用新型涉及能源材料制备技术领域，尤其涉及一种锂离子电池隔膜。
背景技术
锂离子电池是在近年迅速发展起来的新化学电源体系，与传统的电池相比，它既具有高比能量、长循环寿命、无记忆效应的优点，又具有安全无公害、可靠且可快速充放电等优点，因而问世以来就成为新型电源技术研究开发的热点。可广泛用于便携式电子产品如：手机、笔记本电脑、摄录机等所需的充电电池，各种电动汽车所需的动力电源，航天、深海作业领域的充电电源。锂离子电池由电极、电解质、隔膜组成。在锂离子电池正负级中间是一个膜材料，通称为隔膜，作为锂离子电池的关键组成部分，其主要作用是隔离正负极并使电池内的电子不能自由穿过，但能够让离子(电解质液中)在正负级间自由通过。隔膜材料，被称为电池的“第三电极”，在制造电池的材料中占有非常管理重要的地位。
锂离子电池隔膜的制备方法主要有干法、即拉伸致孔法和湿法、即相分离法。干法是将聚烯烃树脂熔融，挤压、吹制成结晶性高分子薄膜，经过结晶化热处理、退火后，得到高度取向的多层结构，在高温下进一步拉伸，将结晶界面进行剥离，形成多孔结构，可以增加隔膜的孔径。多孔结构与聚合物的结晶性、取向性有关。
湿法是将液态的烃或一些小分子物质与聚烯烃树脂混合，加热熔融后，形成均匀的混合物，挥发溶剂，进行相分离，再压制得到膜片；将膜片加热至接近结晶熔点，保温一定时间，用易挥发物质洗脱残留的溶剂，加入无机增塑剂粉末使之形成薄膜，进一步用溶剂洗脱无机增塑剂，最后将其挤压成片。这种方法制备的隔膜，可以通过在凝胶固化过程中控制溶液的组成和溶剂的挥发，改变其性能和结构，采用的原料一般是聚乙烯(PE)。湿法可以较好地控制孔径及孔隙率。
但是锂离子电池在使用时，当电极紧靠在一起时易形成并跃过电火花，或形成局部热点，如果火花或热点聚集足够的能量密度就能引发电池材料之间的反应，从而导致电池爆炸。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种锂离子电池隔膜，能够减少由热失控现象导致的电池爆炸后果。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种锂离子电池隔膜，在所述隔膜上涂覆一层包含导电材料和导热材料的微孔聚乙烯薄膜。
所述包含导电材料和导热材料的微孔聚乙烯薄膜涂覆在单层隔膜的表面。
所述包含导电材料和导热材料的微孔聚乙烯薄膜夹在两个聚丙烯隔膜之间。
所述导电材料可以是聚并苯导电材料，也可以是聚吡咯有机导体或者聚苯胺有机导体。
所述导热材料可以是碳黑，也可以是金属或者半导体材料。
所述隔膜的厚度为15微米到45微米。
采用了本实用新型的技术方案，辅助材料具有的导电和导热功能，使得瞬间产生的能量能被及时传递走，这样不足以引起局部能量聚集(这里的能量包括电能和热能或两种都有)，从而达到了阻止突然热失控导致的严重后果。同时聚乙烯(PE)的熔点大约130摄氏度，低于锂的燃点(大约160摄氏度)，在工作中，随着电池内温度的增加并达到PE的熔点，PE熔融并封闭孔，从而防止了电极接触，阻止了延迟热失控引起的严重后果，因而本实用新型中锂离子电池隔膜具有高度的安全性。
附图说明
图1是本实用新型的具体实施方式1中锂离子电池隔膜的结构示意图；
图2是本实用新型的具体实施方式2中锂离子电池隔膜的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
针对目前存在的锂离子电池隔膜，本实用新型采取不同的改进方式。
具体实施方式1是针对单层电池隔膜所做的改进。图1是本实用新型的具体实施方式1中锂离子电池隔膜的结构示意图。如图1所示，在原有电池隔膜1上涂覆一层薄膜2，该薄膜是将辅助材料聚并苯导电材料和碳黑导热材料按一定比例(4∶1～1∶4)混入形成微孔聚乙烯(PE)薄膜的树脂来实现的。导电材料也可以是聚吡咯、聚苯胺等高导电性的有机导体，导热材料也可以是金属、半导体等导热材料。作为辅助材料的导电材料和导热材料的质量含量占0.5％到20％，最后形成的隔膜的厚度为15微米到45微米。
具体实施方式2是针对多层电池隔膜所做的改进。图2是本实用新型的具体实施方式2中锂离子电池隔膜的结构示意图。如图2所示，电池隔膜包括两层聚丙烯(PP)隔膜3，在两层聚丙烯隔膜之间夹着一层薄膜4，该薄膜是将辅助材料聚并苯导电材料和碳黑导热材料按一定比例(4∶1～1∶4)混入形成微孔聚乙烯(PE)薄膜的树脂来实现的。导电材料也可以是聚吡咯、聚苯胺等高导电性的有机导体，导热材料也可以是金属、半导体等导热材料。作为辅助材料的导电材料和导热材料的质量含量占0.5％到20％，最后形成的隔膜的厚度为15微米到45微米。
下面介绍聚并苯(PAS)材料的制备方法，包括以下步骤：将1mol苯酚[或对(邻，间)二苯酚]与过量甲醛在NH4OH催化下在50-90℃左右进行反应6-10小时，然后用盐酸酸化至中性，再进行反应2-3小时，便得到可溶性酚醛树脂。称取一定量的酚醛树脂，加入一定量的扩孔剂固化24小时，然后置于连有自动控温仪的高温炉内，在氮气气氛下，在400-1100℃范围内进行热裂解，升温速率为30℃/h，将所得材料进行洗涤烘干粉碎，最后得到黑色具有金属光泽的聚并苯导电材料)。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1. 一种锂离子电池隔膜，其特征在于，在所述隔膜上涂覆一层包含导电材料和导热材料的微孔聚乙烯薄膜。
2. 根据权利要求1所述的一种锂离子电池隔膜，其特征在于，所述包含导电材料和导热材料的微孔聚乙烯薄膜涂覆在单层隔膜的表面。
3. 根据权利要求1所述的一种锂离子电池隔膜，其特征在于，所述包含导电材料和导热材料的微孔聚乙烯薄膜夹在两个聚丙烯隔膜之间。
4. 根据权利要求1、2或者3所述的一种锂离子电池隔膜，其特征在于，所述导电材料可以是聚并苯导电材料，也可以是聚吡咯有机导体或者聚苯胺有机导体。
5. 根据权利要求1、2或者3所述的一种锂离子电池隔膜，其特征在于，所述导热材料可以是碳黑，也可以是金属或者半导体材料。
6. 根据权利要求1所述的一种锂离子电池隔膜，其特征在于，所述隔膜的厚度为15微米到45微米。
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