CN204577500U - 隔离膜、电芯及二次电池 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种隔离膜电芯以及二次电池。隔离膜包括：基膜，基膜为至少两层，相邻两层基膜为一组；NTC材料颗粒，夹设于至少一组相邻两层基膜之间。电芯包括：正极极片，包括正极集流体和设置在正极集流体上的正极活性材料层；负极极片，包括负极集流体和设置在负极集流体上的负极活性材料层；上述隔离膜，设置于正极极片和负极极片之间。二次电池包括上述电芯。通过设置NTC材料颗粒，隔离膜在防止正极极片和负极极片之间短路、提供离子通道、保持电解液等隔离膜具有的正常功能的基础上在滥用情况下在热失控之前能更早动作形成大面积短路，能更快释放电芯存储的电能，从而能更有效地对电芯进行安全保护。

Description

隔离膜、电芯及二次电池
技术领域
本实用新型涉及储能装置，尤其涉及一种隔离膜、一种电芯以及一种二次电池。
背景技术
锂离子二次电池中用于隔离正极极片和负极极片的隔离膜一般为单层或多层微孔及多孔性薄膜，材质为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及其复合材料，主要功能是防止正极极片和负极极片之间短路、提供离子通道，保持电解液正常功能。随着锂离子二次电池能量密度越来越高，应用电压窗口及温度范围越来越宽，客户对锂离子二次电池的安全保障提出了越来越苛刻的要求，锂离子二次电池安全性能成了一项极大的挑战。
然而，由单一(即单层)的PE或PP构成的隔离膜热收缩温度低，隔离膜的破裂温度也低，这种简单的隔离膜强度低不足以阻隔正极极片的正极活性材料层和负极极片的负极活性材料层及正极活性材料层所含的正极活性材料形成的枝晶，且隔离膜收缩后隔离膜的电阻急剧增大不利于电芯所产生的热的扩散及热失控的控制，因此不认为是对热失控安全性最好的材料。
为了解决热失控的问题，于2014年8月27日授权公告的中国专利CN203800131U公开了一种卷绕式电芯及电化学装置。其中，自未设置阴极膜片的阴极集流体的末端起在未设置阴极膜片的阴极集流体的表面和/或自未设置阳极膜片的阳极集流体的末端起在未设置阳极膜片的阳极集流体的表面涂覆有NTC金属材料层，隔离膜向卷绕式电芯的卷绕收尾处的尾端延伸至NTC金属材料层的位置，以与NTC金属材料层一起使得阴阳极片电绝缘隔离开。
但是该专利文献中由于在未设置阴极膜片的阴极集流体的表面和/或自未设置阳极膜片的阳极集流体的末端起在未设置阳极膜片的阳极集流体的表面涂覆有NTC金属材料层，由于在电芯受到热冲击、高温短路、过充等滥用情况下，并不能在热失控之前更早动作，形成大面积短路，不能更快释放电芯存储的电能，从而不能更有效地对电芯进行安全保护。
实用新型内容
鉴于背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种隔离膜、一种电芯以及一种二次电池，所述隔离膜在防止正极极片和负极极片之间短路、提供离子通道、保持电解液等隔离膜具有的正常功能的基础上在滥用情况下在热失控之前能更早动作形成大面积短路，能更快释放电芯存储的电能，从而能更有效地对电芯进行安全保护。
为了实现上述目的，在本实用新型的第一方面，本实用新型提供了一种隔离膜，其包括：基膜，基膜为至少两层，相邻两层基膜为一组；以及NTC材料颗粒，夹设于至少一组相邻两层基膜之间。
为了实现上述目的，在本实用新型的第二方面，本实用新型提供了一种电芯，其包括：正极极片，包括正极集流体和设置在正极集流体上的正极活性材料层；负极极片，包括负极集流体和设置在负极集流体上的负极活性材料层；以及隔离膜，设置于正极极片和负极极片之间。其中，所述隔离膜为根据本实用新型第一方面所述的隔离膜。
为了实现上述目的，在本实用新型的第三方面，本实用新型提供了一种二次电池，其包括根据本实用新型第二方面所述的电芯。
本实用新型的有益效果如下：
通过设置NTC材料颗粒，所述隔离膜在防止正极极片和负极极片之间短路、提供离子通道、保持电解液等隔离膜具有的正常功能的基础上在滥用情况下在热失控之前能更早动作形成大面积短路，能更快释放电芯存储的电能，从而能更有效地对电芯进行安全保护。
附图说明
图1是根据本实用新型的一实施例的隔离膜的结构示意图；
图2是包括图1所示的隔膜膜的电芯的结构示意图。
其中，附图标记说明如下：
1正极极片       3隔离膜
11正极集流体                    31基膜
12正极活性材料层                32 NTC材料颗粒
2负极极片                       TU厚度
21负极集流体                    TN厚度
22负极活性材料层                TL厚度
具体实施方式
下面参照附图来详细说明根据本实用新型的隔离膜、电芯及二次电池。
首先说明根据本实用新型第一方面的隔离膜。
参照图1和图2，根据本实用新型第一方面的隔离膜3包括基膜31，基膜31为至少两层，相邻两层基膜31为一组；以及NTC(负温度系数，negativethermal coefficient)材料颗粒32，夹设于至少一组相邻两层基膜31之间。
在背景技术中，单纯的PP或PE层隔离膜强度较低、收缩性较大，而在根据本实用新型第一方面所述的隔离膜中，由于NTC材料颗粒32设置于基膜31内部，所以NTC材料颗粒32可以作为基膜31的骨架支撑，从而使得根据本实用新型第一方面的隔离膜3无论是在强度方面还是在抗收缩方面都比背景技术中的隔离膜有所提高，增强了使用本实用新型第一方面所述的隔离膜3的电芯在正常工作情况下的稳定性。此外，由于NTC材料颗粒32设置于基膜31内部，对抗电芯中的微小颗粒及枝晶问题也具有良好的保护作用，避免正极极片1和负极极片2接触，降低自放电率，从而提高二次电池的安全性能。
在根据本实用新型第一方面所述的隔离膜中，由于NTC材料颗粒32夹设于至少一组相邻两层基膜31之间(换句话说不露出于该相邻两层基膜31的外表面，所以在隔离膜3正常工作情况(即相对滥用(滥用为非正常工作))下NTC材料颗粒32不与正极极片1和负极极片2(如后所述)接触，从而不会引起自放电及正极极片1和负极极片2之间的短路。在二次电池滥用情况(如过充、热冲击、高温短路等)，电芯的主体温度会急剧上升，当达到一定温度时(热失控之前)，隔离膜3的所有各层基膜31依然会收缩、破损，当该相邻两层基膜31收缩、破损时，会裸露出部分相邻两层基膜31之间的NTC材料颗粒32，并且这种NTC材料颗粒32随温度上升而电阻会急剧减小，正极极片1的正极活性材料层12通过压入迫使破损后的隔离膜3的该相邻两层基膜31的部分、负极极片2的负极活性材料层12压入破损后的隔离膜3的该相邻两层基膜31的部分、从而与的该相邻两层基膜31之间的NTC材料颗粒32接触，从而使得正极极片1和负极极片2电导通，正负极形成微短路，电芯以一定倍率自放电，且由于NTC材料颗粒32夹设于该相邻两层基膜31之间，所以电芯以一定倍率自放电是多处进行放电(即大面积短路)，从而在达到热失控之前将电能快速放完，从而有效地避免了热失控的发生(即有效地避免在更高温度下，电芯的正极活性材料由于结构稳定性出现析氧反应、负极满嵌离子的负极活性材料放热反应、电解液持续不断分解等各种各样的放热反应)，降低电芯着火风险，进而电芯能够通过热冲击、高温短路、过充等滥用等实验。
此外，在根据本实用新型所述的隔离膜中，由于NTC材料颗粒32的介入，NTC材料颗粒32之间会形成大量的微孔结构，从而能够提高电解液的吸附性能，提升电解液的保液量，对电芯涨液问题也具有一定的缓解作用。
将NTC材料颗粒32夹设于(例如采用涂布方式)夹设于至少一组相邻两层基膜31之间，作为一个体系的产品在电芯上使用，与NTC金属材料层在二次电池制作过程中单独使用(即CN203800131U)的设置相比，减小了工艺的复杂度，操作更方便。
在一实施例中，各组相邻两层基膜31之间均可夹设有NTC材料颗粒32。
在一实施例中，参照图1，NTC材料颗粒32形成NTC材料颗粒层，对应的相邻两层基膜31中处于NTC材料颗粒层上方的基膜31的厚度TU、NTC材料颗粒层的厚度TN以及对应的相邻两层基膜31中处于NTC材料颗粒层下方的基膜31之间的厚度TL之间的比例为1.5～2.5):1:1.5～2.5)。
在一实施例中，NTC材料颗粒层的密度可为1.0g/m3～4.0g/m3。目前二次电池尤其是锂离子二次电池的隔离膜越来越薄，NTC材料颗粒层的厚度TN不宜太厚(即NTC材料颗粒层的密度>4.0g/m3)，TN太厚不利于二次电池的能量密度的提升，还会影响隔离膜3的基膜31的透气度及离子迁移速率，影响电解液的传输；TN太薄(即NTC材料颗粒层的密度<1.0g/m3)会导致NTC材料颗粒的量不足，对滥用时的温度感应的敏感性降低而降低对热失控的控制能力。
在一实施例中，各组相邻两层基膜31之间夹设的NTC材料颗粒32可以通过涂布方式进行，即先在一层基膜31上涂布NTC材料颗粒32浆料并形成NTC材料颗粒层，然后再附上另一层基膜31。
在根据本实用新型第一方面的隔离膜中，在一实施例中，各层基膜31的材质可为聚乙烯PE或聚丙烯PP。当然不限于此，各层基膜31也可为复合基膜，例如PP/PE两层复合或者PP/PE/PP三层复合。基膜31可通过干法双拉、湿法双拉、压缩等工艺制备。
在根据本实用新型第一方面的隔离膜中，在一实施例中，各层基膜31的厚度可为5μm～9μm。
在根据本实用新型第一方面的隔离膜中，在一实施例中，NTC材料颗粒32的尺寸为100nm以下且颗粒表面圆润光滑。由此，既能保证颗粒分布均匀致密，又不会由于材料粗糙而刺穿基膜31。
在根据本实用新型第一方面的隔离膜中，在一实施例中，NTC材料颗粒32的密度为4.0g/m3～5.2g/m3。
在根据本实用新型第一方面的隔离膜中，在一实施例中，NTC材料颗粒32的材料为CuMn2O4固溶体、NiMn2O4固溶体或MnCo2O4固溶体。
其次说明根据本实用新型第二方面的电芯。
参照图2，根据本实用新型第二方面的电芯包括：正极极片1，包括正极集流体11和设置在正极集流体11上的正极活性材料层12；负极极片2，包括负极集流体21和设置在负极集流体21上的负极活性材料层22；以及隔离膜，设置于正极极片1和负极极片2之间，所述隔离膜为根据本实用新型第一方面所述的隔离膜3。
在根据本实用新型第二方面的电芯中，所述电芯可为叠片式电芯、卷绕式电芯或卷加叠式电芯。
最后说明根据本实用新型第三方面的二次电池。
根据本实用新型第三方面的二次电池包括根据本实用新型第二方面所述的电芯。
在根据本实用新型第三方面的二次电池中，二次电池可为锂离子二次电池、镍氢二次电池、镍镉二次电池或铅酸二次电池。

Claims (10)

1.一种隔离膜(3)，包括：
基膜(31)；
其特征在于，
基膜(31)为至少两层，相邻两层基膜(31)为一组；
隔离膜(3)还包括：
NTC材料颗粒(32)，夹设于至少一组相邻两层基膜(31)之间。
2.根据权利要求1所述的隔离膜(3)，其特征在于，NTC材料颗粒(32)形成NTC材料颗粒层，对应的相邻两层基膜(31)中处于NTC材料颗粒层上方的基膜(31)的厚度(TU)、NTC材料颗粒层的厚度(TN)以及对应的相邻两层基膜(31)中处于NTC材料颗粒层下方的基膜(31)之间的厚度(TL)之间的比例为(1.5～2.5):1:(1.5～2.5)。
3.根据权利要求1所述的隔离膜(3)，其特征在于，NTC材料颗粒层的密度为1.0g/m3～4.0g/m3。
4.根据权利要求1所述的隔离膜(3)，其特征在于，各层基膜(31)的材质为聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)。
5.根据权利要求1所述的隔离膜(3)，其特征在于，各层基膜(31)的厚度为5μm～9μm。
6.根据权利要求1所述的隔离膜(3)，其特征在于，NTC材料颗粒(32)的尺寸为100nm以下。
7.根据权利要求1所述的隔离膜(3)，其特征在于，NTC材料颗粒(32)的密度为4.0g/m3～5.2g/m3。
8.根据权利要求1所述的隔离膜(3)，其特征在于，NTC材料颗粒（32）的材料为CuMn2O4固溶体、NiMn2O4固溶体或MnCo2O4固溶体。
9.一种电芯，包括：
正极极片(1)，包括正极集流体(11)和设置在正极集流体(11)上的正极活性材料层(12)；
负极极片(2)，包括负极集流体(21)和设置在负极集流体(21)上的负极活性材料层(22)；以及
隔离膜，设置于正极极片(1)和负极极片(2)之间；
其特征在于，所述隔离膜为根据权利要求1～8中任一项所述的隔离膜(3)。
10.一种二次电池，其特征在于，包括根据权利要求9所述的电芯。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106684320A (zh) * 2017-01-09 2017-05-17 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种正极极片，其制备方法及二次电池
CN109616603A (zh) * 2018-12-05 2019-04-12 清华大学深圳研究生院 隔膜、隔膜的制备方法及应用隔膜的装置
CN111987282A (zh) * 2020-09-08 2020-11-24 宁德新能源科技有限公司 电化学装置及电子装置
CN115295959A (zh) * 2022-08-02 2022-11-04 珠海冠宇电池股份有限公司 一种隔离层及包括该隔离层的电化学装置
CN115832198A (zh) * 2022-11-30 2023-03-21 宁德时代新能源科技股份有限公司 极片、电极组件、二次电池及用电装置
WO2023050842A1 (zh) * 2021-09-29 2023-04-06 宁德时代新能源科技股份有限公司 复合隔离膜、电化学储能装置及用电装置
CN116565458A (zh) * 2023-07-05 2023-08-08 宁德新能源科技有限公司 一种隔膜、电化学装置和电子装置

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106684320A (zh) * 2017-01-09 2017-05-17 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种正极极片，其制备方法及二次电池
CN106684320B (zh) * 2017-01-09 2020-05-05 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种正极极片，其制备方法及二次电池
CN109616603A (zh) * 2018-12-05 2019-04-12 清华大学深圳研究生院 隔膜、隔膜的制备方法及应用隔膜的装置
CN111987282A (zh) * 2020-09-08 2020-11-24 宁德新能源科技有限公司 电化学装置及电子装置
WO2023050842A1 (zh) * 2021-09-29 2023-04-06 宁德时代新能源科技股份有限公司 复合隔离膜、电化学储能装置及用电装置
CN115295959A (zh) * 2022-08-02 2022-11-04 珠海冠宇电池股份有限公司 一种隔离层及包括该隔离层的电化学装置
CN115295959B (zh) * 2022-08-02 2024-07-16 珠海冠宇电池股份有限公司 一种隔离层及包括该隔离层的电化学装置
CN115832198A (zh) * 2022-11-30 2023-03-21 宁德时代新能源科技股份有限公司 极片、电极组件、二次电池及用电装置
CN116565458A (zh) * 2023-07-05 2023-08-08 宁德新能源科技有限公司 一种隔膜、电化学装置和电子装置
CN116565458B (zh) * 2023-07-05 2023-10-13 宁德新能源科技有限公司 一种隔膜、电化学装置和电子装置

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