CN212625950U - 一种锂离子电池隔膜及含有该隔膜的锂离子电池 - Google Patents

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宋庆彬
孙玉龙
徐小明
白科
谢爱亮
查秀芳
陈富源
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Abstract

本实用新型公开了一种锂离子电池隔膜及含有该隔膜的锂离子电池，所述锂离子电池隔膜包括基材层和涂覆层，基材层的材料为PP，PE，PP与PE复合材料，芳纶，无纺布等其中的一种材料，涂覆层为氧化铝或勃姆石。所述涂覆层间歇涂覆于基材上，涂覆的结构可为单面涂覆或双面涂覆其中的一种，其涂覆间隔的距离为梯度分布，涂覆间距与卷绕时的圆弧角大小相吻合。在电芯卷绕过程中，间歇涂覆的隔膜可适量增大正极和负极的有效物质含量，在制备同等规格电池时，可提高锂电池的容量。所述锂离子电池用隔膜的间隙在电池充电过程中可以被压缩，为负极极片膨胀提供空间，避免极片出现褶皱，提高电池的安全性和电芯容量。

Description

一种锂离子电池隔膜及含有该隔膜的锂离子电池
技术领域
本发明涉及电池工艺技术领域，具体为一种锂离子电池隔膜及含有该隔膜的锂离子电池。
背景技术
锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。近年来，锂离子电池的应用范围越来越广泛，锂电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。目前锂电池已逐步向电动自行车、电动汽车等领域拓展。
锂离子电池在生产制造过程中，由于在有限的空间内追求更大的电池容量，极片被最大限度地压缩，导致将极片卷绕成电芯后，极易形成褶皱。造成裸电芯表面不平整，应力集中处可能造成隔膜破损，引起电芯微短路或短路，因此，如何在保证电池容量的情况下，消除褶皱成为当今锂离子电池行业各大领域研究的重要课题。
中国专利CN210443615U公开了一种锂离子电池隔膜及含有该隔膜的锂离子电池，其锂离子电池隔膜包括耐热复合基材层，包括基膜和设置于所述基膜表面的涂覆层，基膜具有若干孔隙，孔隙中附着有改性聚烯烃涂层，该耐热的一面设置第一有机胶涂层，从基膜的上边缘到下边缘依次包括第一完全涂覆区、格纹间歇涂覆区和第二完全涂覆区。相比于现有技术，该专利具有较好的粘接性能和尺寸稳定性能的同时，能充分被电解液浸润，减少电池极化，但未解决锂离子电池卷芯极片易出现褶皱的问题。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种锂离子电池隔膜及含有该隔膜的锂离子电池，在有限空间内提高电池容量，消除极片卷绕后易出现褶皱现象，提高电池安全性。
为了实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种锂离子电池隔膜，所述锂离子电池隔膜包括基材层和涂覆层，基材层的材料为PP，PE，PP与PE复合材料，芳纶，无纺布等其中的一种材料，涂覆层为氧化铝或勃姆石。
优选的，所述涂覆层用粘结剂涂覆于基材层上，涂覆的结构为单面涂覆或双面涂覆其中的一种。
优选的，所述涂覆层涂覆的厚度为1-5um。
优选的，所述涂覆层间歇涂覆于基材层，涂覆间隔的距离呈梯度分布，且涂覆的间距根据电芯极片结构及卷芯极片层数计算。
优选的，所述涂覆层间距与卷绕时卷芯的圆弧角大小相吻合，所述涂覆层间距随所述卷芯的圆弧角增大而增大。
优选的，所述涂覆层双面涂覆时，其双面的间隔距离相等，保证上下涂覆的所述涂覆层一一对应。
优选的，所述锂离子电池的电芯由正极片、隔膜、负极片依次堆叠沿相同方向卷绕而成，注入电解液后形成所述的锂离子电池，所述隔膜为上述基础方案中的或优选的锂离子电池隔膜中的一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过单面涂覆或双面涂覆其中的一种涂覆方法，将涂覆层间歇涂覆于基材层上，其涂覆间隔的距离为梯度分布。将所述隔膜用于制备锂离子电池，在电芯卷绕过程中，梯度分布的距离与卷绕时的折角距离相吻合。间歇涂覆的隔膜出现的间隔可适量增大正极和负极的有效物质含量，在制备同等规格电池时，可提高锂电池的放电容量。所述隔膜保持耐热性能的同时，通过使用所述的隔膜制得的锂离子电池可增大电池容量，避免极片出现褶皱，提高电池的安全性。
附图说明
图1为本发明的锂离子电池双面涂覆隔膜的俯视图及正视图；
图2为本发明的锂离子电池单面涂覆隔膜的俯视图及正视图；
图3为本发明的锂离子电池卷芯整体结构图；
图4为办发明的锂离子电池卷芯局部放大图。
其中：1、基材层，2、涂覆层，3、涂覆层涂覆间隔，4、双层涂覆时下层涂覆层，5、隔膜，6、负极片，7、正极片。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
正极片的制备：正极片制作：将磷酸铁锂(正极活性物质)、导电炭黑 (导电剂)、聚偏氟乙烯(PVDF)以及NMP以97.5：1.3：1.2：80的比例均匀混合，得到正极浆料。将浆料依次均匀涂布在铝箔上，控制涂布速度，经干燥、收卷、辊压后获得正极片。
负极片制作：将人造石墨(负极活性物质)、导电炭黑(导电剂)、SBR 以及去离子水以97：1：2：90的比例均匀混合，得到负极浆料。将浆料依次均匀涂布在铜箔上，控制涂布速度，经干燥、收卷、辊压后获得负极片。
隔膜准备：隔膜选用单面涂覆且梯度间隔分布的涂覆层，涂覆层厚度为 2um。
锂电池的制备：将上述正极片、隔膜和负极片卷绕成电芯，隔膜位于正极片和负极片之间，正极以铝极耳点焊引出，负极以镍极耳点焊引出；然后将电芯置于铝壳中，注入上述电解液，经封装、化成、容量等工序，制成锂离子电池。
实施例2
与实施例1不同的是，隔膜的准备：
隔膜选用单面涂覆且梯度间隔分布的涂覆层，涂覆层厚度为3um。
其余同实施例1，在此不再赘述。
实施例3
与实施例1不同的是，隔膜的准备：
隔膜选用单面涂覆且梯度间隔分布的涂覆层，涂覆层厚度为4um。
其余同实施例1，在此不再赘述。
实施例4
与实施例1不同的是，隔膜的准备：
隔膜选用双面涂敷且梯度间隔分布的涂覆层，涂覆层厚度为2um。
其余同实施例1，在此不再赘述。
实施例5
与实施例1不同的是，隔膜的准备：
隔膜选用双面涂敷且梯度间隔分布的涂覆层，涂覆层厚度为3um。
其余同实施例1，在此不再赘述。
实施例6
与实施例1不同的是，隔膜的准备：
隔膜选用双面涂敷且梯度间隔分布的涂覆层，涂覆层厚度为4um。
其余同实施例1，在此不再赘述。
对比例1
与实施例1不同的是，隔膜的准备：
隔膜选用单面全涂敷的涂覆层，涂覆层厚度为2um。
其余同实施例1，在此不再赘述。
对比例2
与实施例1不同的是，隔膜的准备：
隔膜选用单面全涂敷的涂覆层，涂覆层厚度为3um。
其余同实施例1，在此不再赘述。
对比例3
与实施例1不同的是，隔膜的准备：
隔膜选用单面全涂敷的涂覆层，涂覆层厚度为4um。
其余同实施例1，在此不再赘述。
对比例4
与实施例1不同的是，隔膜的准备：
隔膜选用双面全涂敷的涂覆层，涂覆层厚度为2um。
其余同实施例1，在此不再赘述。
对比例5
与实施例1不同的是，隔膜的准备：
隔膜选用双面全涂敷的涂覆层，涂覆层厚度为3um。
其余同实施例1，在此不再赘述。
对比例6
与实施例1不同的是，隔膜的准备：
隔膜选用双面全涂敷的涂覆层，涂覆层厚度为4um。
其余同实施例1，在此不再赘述。
对实施例1-6以及对比例1-6制得的锂离子电池进行以下性能测试：
透气率：EGO-1型透气仪测试隔膜的Gurley值
室温放电容量：蓄电池充满以1I1放电至截至放电终止电压,重复5次，当连续3次试验结果的极差小于额定容量的3％，可提前结束试验，取最后三次试验结果的平均值。
常温荷电保持与容量恢复能力：锂离子蓄电池模块充满电，在室温下储存28d，然后以1I1放电至任一单体蓄电池电压达到放电终止电压，其荷电保持率应不低于初始容量的85％，再充满电以1I1放电至任一单体蓄电池电压达到放电终止电压。
将电池拆解后，观察极片是否出现褶皱。
以上各项测试的结果如表1所示。
表1性能测试结果
Figure DEST_PATH_GDA0002853096070000061
综上所述：本发明提供的一种锂离子电池隔膜及含有该隔膜的锂离子电池，实施例中的电池常温容量明显大于对比例，其荷电保持率以及容量恢复率相差不大。实施例中的锂离子电池隔膜反应透气性的Gurley值均较对比例中的小，可见其对减小锂离子电池的内阻起到很大的作用。拆解电池后，实施例中的锂离子电池均未出现褶皱，对比例中的锂离子电池会出现褶皱，标明本发明中的隔膜对锂离子电池安全性能有一定的提高作用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种锂离子电池隔膜，其特征在于，所述锂离子电池隔膜包括基材层和涂覆层，所述基材层的材料为PP，PE，PP与PE复合材料，芳纶，无纺布等其中的一种，所述涂覆层为氧化铝或勃姆石其中的一种。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述涂覆层用粘结剂涂覆于所述基材层上，涂覆的结构为单面涂覆或双面涂覆其中的一种。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述涂覆层涂覆的厚度为1-5um。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述涂覆层间歇涂覆于所述基材层，涂覆间距呈梯度循环分布，所述涂覆的间距根据电芯极片结构及卷芯极片层数相对应。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述涂覆层间距与卷绕时卷芯的圆弧角大小相吻合，所述涂覆层间距随所述卷芯的圆弧角增大而增大。
6.根据权利要求3所述的锂离子电池隔膜，其特征在于，所述涂覆层双面涂覆时，上下面的所述涂覆层涂覆间隔距离相等，保证上下涂覆的所述涂覆层一一对应。
7.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的电芯由正极片、所述隔膜、负极片依次堆叠沿相同方向卷绕而成，注入电解液后形成所述的锂离子电池，所述隔膜为权利要求1-6任一项所述的锂离子电池隔膜。
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CN111785899A (zh) * 2020-07-19 2020-10-16 江西安驰新能源科技有限公司 一种锂离子电池隔膜及含有该隔膜的锂离子电池

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