CN206313004U - 电池隔膜及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电池隔膜及电池，其中电池隔膜包括隔膜本体，还包括设置于隔膜本体至少一表面的聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层，聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层上形成有若干贯穿聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层的第一微孔，隔膜本体上形成有若干贯穿隔膜本体的第二微孔。上述电池隔膜及电池，能够在电池遭受金属异物穿刺、重物冲击时，保护电池的内部结构免遭破坏，而且即使电池在长时间工作之后发热，聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层仍然能够维持较好的电气绝缘性，防止电池的正极和负极短路，从而提升电池的安全性。

Description

电池隔膜及电池

技术领域

本实用新型涉及电池领域，特别是涉及一种电池隔膜及电池。

背景技术

目前，离子电池广泛应用于手机、平板电脑、可穿戴设备、移动电源、电子烟、各种数码产品、电动工具、动力、储能等领域，其市场应用广、潜力大。随着离子电池的应用日益广泛，电池容量越来越大，人们对离子电池的安全性要求也越来越高，提高离子电池的安全性成为一种迫切而普遍的要求。

在提高电池安全性能方面，有多种技术方法和路线，包括正极材料的改进、负极材料的改进、电解液添加剂的改进、电池结构的优化设计、加工制作的控制及改进等。这些改进方法可能改变离子电池的电化学体系，改进难度相对较大，且风险较高。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种电池隔膜及电池，能够在不改变电池的电化学体系的情况下，提升电池的安全性。

一种电池隔膜，其包括隔膜本体，还包括设置于所述隔膜本体至少一表面的聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层，所述聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层上形成有若干贯穿所述聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层的第一微孔，所述隔膜本体上形成有若干贯穿所述隔膜本体的第二微孔。

在其中一个实施例中，所述聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层上形成有若干贯穿所述聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层的第一微孔。

在其中一个实施例中，所述第一微孔在所述聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层上均匀分布。

在其中一个实施例中，所述第一微孔的直径为0.026μm～0.1μm。

在其中一个实施例中，所述第一微孔为圆柱体形微孔。

在其中一个实施例中，所述隔膜本体上形成有若干贯穿所述隔膜本体的第二微孔。

在其中一个实施例中，所述第二微孔在所述聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层上均匀分布。

在其中一个实施例中，所述第二微孔在所述聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层上呈中间密集型分布。

一种电池，包括正极片、负极片、电池隔膜以及外壳，所述正极片、所述负极片和所述电池隔膜卷绕后容置于所述外壳内部，其中所述电池隔膜为如上述任一项所述的电池隔膜。

在其中一个实施例中，所述聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层设置于所述隔膜本体靠近所述正极片的一表面。

上述电池隔膜及电池，由于聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层具有高抗拉强度和高抗冲击强度，能够在电池遭受金属异物穿刺或重物冲击时，保护电池的内部结构免遭破坏，此外，聚对苯二甲酰对苯二胺还具有高耐热性、高绝缘性和耐化学腐蚀性，即使电池在长时间工作之后发热，聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层仍然能够维持较好的电气绝缘性，防止电池的正极和负极短路。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的电池隔膜的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例的电池隔膜的结构示意图；

图3为本实用新型又一实施例的电池隔膜的结构示意图；

图4为本实用新型又一实施例的电池隔膜的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

一种电池隔膜，包括隔膜本体及设置于所述隔膜本体至少一表面的聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层，所述聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层上形成有若干贯穿所述聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层的第一微孔，所述隔膜本体上形成有若干贯穿所述隔膜本体的第二微孔。

请参阅图1，其为本实用新型一实施例的电池隔膜的结构示意图。如图1所示，该电池隔膜100包括隔膜本体110及至少一聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层120，聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层设置于隔膜本体110的至少一表面。例如，聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层设置于隔膜本体110靠近正极片的一表面；或者，聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层设置于隔膜本体110靠近负极片的一表面；或者，电池隔膜包括两聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层，一聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层设置于隔膜本体靠近正极片的一表面，另一聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层设置于靠近负极片的一表面。

其中，为了使离子能够通过、在电池的正极和负极之间形成充放电回路，聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层上形成有若干贯穿聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层的第一微孔，同样，隔膜本体上形成有若干贯穿隔膜本体的第二微孔。

其中，聚对苯二甲酰对苯二胺具有高抗拉强度和高抗冲击强度，甚至能作为防弹材料。通过在隔膜本体表面增设聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层，能够在电池遭受金属异物穿刺或重物冲击时，保护电池的内部结构免遭破坏，从而提升电池的安全性。此外，聚对苯二甲酰对苯二胺还具有高耐热性、高绝缘性和耐化学腐蚀性，其玻璃化温度在300℃以上，热分解温度高达560℃，180℃空气中放置48小时后强度保持率为84％，而且热收缩和蠕变性能稳定。这样，即使电池在长时间工作之后发热，聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层仍然能够维持较好的电气绝缘性，防止电池的正极和负极短路。

其中，隔膜本体为聚乙烯层或聚丙烯层，或者，隔膜本体为聚乙烯和聚丙烯的混合层。聚乙烯材料和聚丙烯材料具有良好的化学稳定性，能够抵抗电解液的腐蚀性。

在其中一个实施例中，为了使离子的移动更加顺畅，第一微孔的位置和第二微孔的位置相对应。

在其中一个实施例中，为了防止电极颗粒直接通过电池隔膜，第一微孔的位置和第二微孔的位置不相对应。这样，能够对电极颗粒起到一定的阻挡作用，避免由于电极颗粒在正负两极之间移动而造成的微短路现象。

在其中一个实施例中，如图2所示，所述第一微孔在所述聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层上均匀分布，同样，所述第二微孔在隔膜本体上均匀分布。这样，离子电池能够在正负极间均匀移动。此时，第一微孔的位置与第二微孔的位置可以相对应或不对应。

在其中一个实施例中，考虑到电池外壳的反射作用，离子碰撞到外壳后，容易被反射到中间区域，使得中间区域的离子密度较大，如图3所示，设置第一微孔和第二微孔均呈中间密集型分布，即中间区域的第一微孔和第二微孔的数量较多，外围区域的第一微孔和第二微孔的数量较少，这样，能够方便离子通过电池隔膜，避免大量离子在中间区域堆集。此时，第一微孔的位置与第二微孔的位置可以相对应或不对应。例如，中间密集型分布为同心环形，例如，中间密集型分布为多个同心环形，并且相邻的两个同心环形中，外环的半径大于内环的半径；又如，相邻的两个同心环形中，外环的半径等于内环的半径的1.5～2倍，例如，相邻的两个同心环形中，外环的半径等于内环的半径的1.6倍，这样，中间多孔，能够方便离子通过电池隔膜，避免大量离子在中间区域堆集。

在其中一个实施例中，所述第一微孔在所述聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层上均匀分布，所述第二微孔在隔膜本体上呈中间密集型分布。或者，所述第一微孔在所述聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层上呈中间密集型分布，所述第二微孔在隔膜本体上均匀分布。这样，既能使离子相对较均匀地在正负极之间移动，又能避免过多离子在中间区域聚集。

考虑到当孔径小于0.01μm时，离子的穿透能力太小，而当孔径大于0.1μm时，电极颗粒容易通过，因此，第一微孔的直径设置为0.01μm～0.1μm。作为一种实施方式，为了提升离子的穿透率，将所述第一微孔的直径设置为0.026μm～0.1μm。作为另一种实施方式，为了降低电极颗粒的通过率，将所述第一微孔的直径设置为0.026μm～0.76μm。作为又一种实施方式，为了在离子的穿透率和电极颗粒的通过率之间取得平衡，将所述第一微孔的直径设置为0.034μm～0.068μm；例如，所述第一微孔的直径为0.055μm。其中，不同微孔的直径可以相同或不同。例如，考虑到中间区域容易聚集较多离子，设置中间区域的第一微孔直径大于边缘区域的第一微孔直径。

在其中一个实施例中，第二微孔的直径大于所述第一微孔的直径。例如，当第一微孔的直径为0.026μm～0.1μm时，第二微孔的直径为0.03μm～0.1μm。又如，当第一微孔的直径为0.026μm～0.76μm时，第二微孔的直径为0.05μm～0.09μm。同样，考虑到中间区域容易聚集较多离子，设置中间区域的第二微孔直径大于边缘区域的第二微孔直径，以提升电池中间区域的离子通过率。

在其中一个实施例中，为了使离子能够顺利通过，同时阻挡加强对电极颗粒的阻挡效果，缩小第一微孔和/或第二微孔的孔径，例如时第一微孔和/或第二微孔的孔径稍大于离子的直径，而小于电极颗粒的直径；同时增大第一微孔和/或第二微孔的分布密度。这样，由于第一微孔和/或第二微孔的密度较大、数量较多，能够增大离子的通过率，由于第一微孔和/或第二微孔的孔径小于电极颗粒的直径，比离子大的电极颗粒无法通过，从而在提高离子通过率的同时，加强对电极颗粒的阻挡率。

在其中一个实施例中，所述第一微孔为圆柱体形微孔，或者所述第一微孔为圆台体形微孔，其中的较大的底部朝向所述隔膜本体，该实施例具有较好的离子通过效果与挂液效果。

在其中一个实施例中，所述第一微孔在所述聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层中间的孔径大于所述第一微孔在所述聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层表面的孔径。例如，所述第一微孔呈被所述聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层截断的椭球体形状。又如，所述第一微孔呈鼓形。中间宽两端窄的微孔，能够提升电池隔膜的挂液能力。

在其中一个实施例中，聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层与隔膜本体的厚度比为0.5～1.5:1。例如，聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层的厚度为15μm～30μm。隔膜本体的厚度为20μm～30μm。其中，聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层和隔膜本体的厚度越大，电池隔膜的性能越好，同时电池的厚度越大。在一较佳实施例中，聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层与隔膜本体的厚度比为0.8～1.3:1。例如，聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层与隔膜本体的厚度比为1.2:1，隔膜本体的厚度为24μm，聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层的厚度为20μm，既能保持较佳的抗冲击性及抗穿刺性，同时不会增加电池的厚度。

上述电池隔膜的设计改进，能够达到提高电池安全性能的目的，收效快、投入小、效果明显；不改变电池的电化学体系，转化难度小、风险小，由于电池安全性能提升，有利于增强市场竞争力，提高客户忠诚度。

本实用新型一实施例还提供了一种电池。如图4所示，该电池10包括正极片200、负极片300、电池隔膜100以及外壳(图未示)，所述正极片、所述负极片和所述电池隔膜卷绕后容置于所述外壳内部，其中所述电池隔膜为如上述任一实施例所述的电池隔膜。

在其中一个实施例中，该电池为锂离子电池。

在其中一个实施例中，聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层设置于所述隔膜本体靠近所述正极片的一表面；或者，聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层设置于隔膜本体110靠近负极片的一表面；或者，电池隔膜包括两聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层，一聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层设置于隔膜本体靠近正极片的一表面，另一聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层设置于靠近负极片的一表面。

以下结合具体实施例对本实用新型作进一步的阐述。

实施例1

在厚度为18μm聚丙烯层上制备24μm厚的聚对苯二甲酰对苯二胺层，形成电池隔膜A1。

对比例1

与实施例1所不同的是，用42μm厚的聚丙烯膜作为电池隔膜，其他与实施例1相同，得到的电池隔膜记为B1。

用电池隔膜A1以及B1分别隔离同样的电芯，然后分别卷绕得到电池C1和D1，分别针对C1以及D1电池进行短路、过充、热箱、针刺、以及重物冲击等测试。在1000只电池中抽检100只，统计其抽检合格率，统计结果见表1。

表1

从表1可以看出，采用电池隔膜A1的电池C1在短路、热箱、针刺、重物冲击等测试中，其抽检合格率远大于采用电池隔膜B1的电池D1。这说明本实用新型所提供的电池隔膜，能够有效提高电池的安全性能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池隔膜，包括隔膜本体，其特征在于，还包括设置于所述隔膜本体一表面的聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层，所述聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层上形成有若干贯穿所述聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层的第一微孔，所述隔膜本体上形成有若干贯穿所述隔膜本体的第二微孔。

2.如权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述第一微孔在所述聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层上呈中间密集型分布。

3.如权利要求2所述的电池隔膜，其特征在于，所述第一微孔在所述聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层上呈多个同心环形分布，并且相邻的两个同心环形中，外环的半径大于内环的半径。

4.如权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述第一微孔的直径为0.034μm～0.068μm。

5.如权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述第一微孔在所述聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层中间的孔径大于所述第一微孔在所述聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层表面的孔径。

6.如权利要求4所述的电池隔膜，其特征在于，所述第一微孔为鼓形微孔。

7.如权利要求6所述的电池隔膜，其特征在于，所述第二微孔的位置与所述第一微孔的位置相对应。

8.如权利要求6所述的电池隔膜，其特征在于，所述第二微孔的直径大于所述第一微孔的直径。

9.一种电池，包括正极片、负极片、电池隔膜以及外壳，所述正极片、所述负极片和所述电池隔膜卷绕后容置于所述外壳内部，其特征在于，所述电池隔膜为如权利要求1至8中任一项所述的电池隔膜。

10.如权利要求9所述的电池，其特征在于，包括两聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层，其中一所述聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层设置于所述隔膜本体靠近所述正极片的表面，另一所述聚对苯二甲酰对苯二胺抗冲击层设置于所述隔膜本体靠近所述负极片的表面。