CN221009161U - 一种改善电芯安全性能的复合隔膜及电芯 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池的技术领域，具体涉及一种改善电芯安全性能的复合隔膜，包括沿第一方向黏合的第一基膜和第二基膜，所述第一基膜远离所述第二基膜的一侧设置有第一粘结层，所述第二基膜远离所述第一基膜的一侧设置有第二粘结层，所述第一基膜与所述第二基膜之间形成容腔，所述容腔沿所述第一方向的高度大于0mm。本实用新型的设置了两层基膜粘合的复合隔膜，在机械测试中，一旦电芯形变导致的隔膜的崩裂，由于本申请中两层基膜相对的面并未设置粘结层，崩裂发生在两层基膜的相对面，断口拉伸的集流体接触到料区的概率降低，从而提升电芯的安全性能。此外，本实用新型还提供了一种包含上述复合隔膜的电芯。

Description

一种改善电芯安全性能的复合隔膜及电芯

技术领域

本实用新型属于电池的技术领域，具体涉及一种改善电芯安全性能的复合隔膜及电芯。

背景技术

如今，随着现代社会的发展和人们环保意识的增强，越来越多的设备选择以锂离子电池作为电源，如手机、笔记本电脑、电动工具和电动汽车等，这为锂离子电池的应用与发展提供了广阔的空间。

然而，在现有的锂离子电池的电芯中，机械类破坏过程，因正负极接触导致短路起火是需要重点改善的安全问题之一。受到破坏后，电芯内部短路有四种方式：1)集流体之间的短路；2)正负极活性物质接触；3)负极活性物质和铝箔接触；4)正极活性物质和铜箔接触。其中，负极活性物质和铝箔之间的接触短路是最危险的接触模式，因此，亟需一种技术方案用于降低负极活性物质和铝箔之间的接触概率。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种改善电芯安全性能的复合隔膜，其能够降低电芯的集流体在电芯受到机械破坏时接触到料区的概率，进而提高电芯的安全性能。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种改善电芯安全性能的复合隔膜，包括沿第一方向黏合的第一基膜和第二基膜，所述第一基膜远离所述第二基膜的一侧设置有第一粘结层，所述第二基膜远离所述第一基膜的一侧设置有第二粘结层，所述第一基膜与所述第二基膜之间形成容腔，所述容腔沿所述第一方向的高度大于0mm。

优选的，所述容腔设置为空腔结构，所述容腔沿第二方向的长度为L1，所述隔膜的长度为L2，满足关系式：0.8≤L1/L2＜1，即所述第一基膜和所述第二基膜相对面之间留有空隙，使得受到机械破坏时，断裂发生在所述容腔处。

优选的，所述容腔内沿第二方向的两端分别设置有黏合区，所述黏合区具有用于将所述第一基膜与所述第二基膜黏合的黏合层。

优选的，所述隔膜沿第二方向的两端分别向外延伸形成有黏合区，所述黏合区用于热压粘合所述第一基膜和所述第二基膜。

优选的，所述黏合区在所述第二方向上的长度小于隔膜的外伸量，避免所述黏合区占的面积过大，影响锂离子传输，恶化电芯性能。

优选的，所述外伸量是指隔膜超出负极片的长度或宽度。

优选的，所述外伸量≥3mm，所述黏合区的长度为2mm-2.5mm。

优选的，所述第一粘结层和所述第二粘结层的材质相同或不相同。

优选的，所述第一基膜和所述第二基膜沿所述第一方向的厚度相同或不相同。

优选的，所述第一基膜和所述第二基膜的材质相同或不相同。

优选的，所述第一粘结层和所述第二粘结层均选用PVDF+陶瓷的油性安全涂层，油性涂层粘结能力优于水性涂层，可减小在机械测试形变时复合隔膜从活性物质层脱落进而暴露活性物质的概率。

本实用新型的目的之二在于：提供一种电芯，包括如上的所述复合隔膜、正极片和负极片，所述第一粘结层与所述正极片的活性物质层粘结，和/或所述第二粘结层与所述负极片的活性物质层粘结。

本实用新型的目的之三在于：提供一种锂离子电池，包括如上的所述电芯。

本实用新型的目的之四在于：提供一种用电设备，包括如上的所述锂离子电池。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的复合隔膜包括沿第一方向黏合的第一基膜和第二基膜，所述第一基膜远离所述第二基膜的一侧设置有第一粘结层，所述第二基膜远离所述第一基膜的一侧设置有第二粘结层，所述第一基膜与所述第二基膜之间形成容腔，所述容腔沿所述第一方向的高度大于0mm；由于本实用新型中容腔的设置，使得第一基膜和第二基膜的相对面之间留有空隙，在机械测试中，当隔膜发生断裂时，能够使得断裂发生在容腔处，即当隔膜发生断裂时，正负极依旧有隔膜保护，减少断口拉伸的集流体接触到料区的概率，从而提升电芯的安全性能。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施方式的特征、优点和技术效果。

图1为本实用新型实施方式一的结构示意图。

图2为本实用新型实施方式二的结构示意图之一。

图3为本实用新型实施方式二的结构示意图之二。

图4为本实用新型实施方式三的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1-第一基膜；2-第二基膜；3-第一粘结层；4-第二粘结层；5-容腔；6-黏合区；

A-第一方向；B-第二方向；L1-容腔沿第二方向的长度；L2-隔膜的长度。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图1～4和具体的实施方式对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

实施方式一

一种改善电芯安全性能的复合隔膜，参见图1，包括沿第一方向A黏合的第一基膜1和第二基膜2，第一基膜1与第二基膜2之间形成容腔5，容腔5沿第一方向A的高度设置为0.3um-0.8um，容腔5设置为空腔结构，容腔5沿第二方向B的长度为L1，隔膜的长度为L2，满足关系式：0.8≤L1/L2＜1。

其中，容腔5内沿第二方向B的两端分别设置有黏合区6，黏合区6具有用于将第一基膜1与第二基膜2黏合的黏合层；黏合区6和容腔5的设置，使得在进行机械测试时，电芯发生形变，复合隔膜发生断裂时，断裂处能够发生在容腔6处，即发生在第一基膜1和第二基膜2的相对面，能够保障正负极处依旧有隔膜起保护作用，同时还能减少断口拉伸的集流体接触到料区的概率，从而提升电芯的安全性能。

优选的，容腔5沿第二方向B的长度L1和隔膜的长度L2满足关系式：0.8≤L1/L2<1，其中，L1和L2还可以满足关系式：0.8≤L1/L2≤0.85、0.85≤L1/L2<0.9、0.9≤L1/L2<0.95、0.95≤L1/L2<1。

优选的，第一基膜1远离第二基膜2的一侧设置有第一粘结层3，第二基膜2远离第一基膜1的一侧设置有第二粘结层4，第一粘结层3和第二粘结层4用于复合隔膜与活性物质的连接，保障复合隔膜的基本性能。

优选的，黏合区6在第二方向B上的长度小于隔膜的外伸量，外伸量≥3mm，黏合区6的长度设置为2mm-2.5mm，黏合区6长度的选择能够避免所在区域影响锂离子传输，进而恶化电芯性能。

优选的，在本实施例中，第一粘结层3和第二粘结层4均选用PVDF+陶瓷的油性安全涂层，第一粘结层3和第二粘结层4沿第一方向A的厚度可以为1um-3um，并且，各个粘结层也可采用其它材质，只要满足使用需求即可。

优选的，第一基膜1和第二基膜2均选用单层PP隔膜，沿第一方向A的厚度为3um-6um，也可采用其它材质，同时第一基膜1和第二基膜2也可以采用不同材质和不同厚度；黏合区6中的黏合层选用丁苯橡胶粘结剂，黏合区6沿第二方向B的宽度为1mm-2.5mm。

实施方式二

与实施方式一不同的是，参见图2和3，复合隔膜沿第二方向B的两端分别向外延伸形成有黏合区6，黏合区6热压粘合用于第一基膜1和第二基膜2，热压连接相比于实施方式一中的方式，具有更好的连接均匀性，能够提高连接处的材料强度和韧性，但加工成本较高。

其他结构均与实施方式一相同，这里不再赘述。

实施方式三

如图4所示，一种电芯，包括实施方式一或实施方式二的复合隔膜、正极片和负极片，第一粘结层3与正极片的活性物质层粘结，和/或第二粘结层4与负极片的活性物质层粘结。

实施方式四

一种锂离子电池，包括实施方式三中的电芯。

实施方式五

一种用电设备，包括实施方式四的锂离子电池，锂离子电池采用并联或者串联连接，其中，该用电设备可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。本申请实施例对上述用电设备不做特殊限制。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种改善电芯安全性能的复合隔膜，其特征在于，包括沿第一方向(A)黏合的第一基膜(1)和第二基膜(2)，所述第一基膜(1)远离所述第二基膜(2)的一侧设置有第一粘结层(3)，所述第二基膜(2)远离所述第一基膜(1)的一侧设置有第二粘结层(4)，所述第一基膜(1)与所述第二基膜(2)之间形成容腔(5)，所述容腔(5)沿所述第一方向(A)的高度大于0mm。

2.如权利要求1所述的改善电芯安全性能的复合隔膜，其特征在于，所述容腔(5)沿第二方向(B)的长度为L1，所述隔膜的长度为L2，满足关系式：0.8≤L1/L2＜1。

3.如权利要求2所述的改善电芯安全性能的复合隔膜，其特征在于，所述容腔(5)内沿第二方向(B)的两端分别设置有黏合区(6)，所述黏合区(6)具有用于将所述第一基膜(1)与所述第二基膜(2)黏合的黏合层。

4.如权利要求2所述的改善电芯安全性能的复合隔膜，其特征在于，所述隔膜沿第二方向(B)的两端分别向外延伸形成有黏合区(6)，所述黏合区(6)用于热压粘合所述第一基膜(1)和所述第二基膜(2)。

5.如权利要求3或4所述的改善电芯安全性能的复合隔膜，其特征在于，所述黏合区(6)在所述第二方向(B)上的长度小于隔膜的外伸量，所述隔膜的外伸量是指隔膜超出负极片的长度或宽度。

6.如权利要求5所述的改善电芯安全性能的复合隔膜，其特征在于，所述外伸量≥3mm，所述黏合区(6)的长度为2mm-2.5mm。

7.如权利要求1所述的改善电芯安全性能的复合隔膜，其特征在于，所述第一粘结层(3)和所述第二粘结层(4)的材质相同或不相同。

8.如权利要求1所述的改善电芯安全性能的复合隔膜，其特征在于，所述第一基膜(1)和所述第二基膜(2)沿所述第一方向(A)的厚度相同或不相同。

9.如权利要求1所述的改善电芯安全性能的复合隔膜，其特征在于，所述第一基膜(1)和所述第二基膜(2)的材质相同或不相同。

10.一种电芯，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的复合隔膜、正极片和负极片，所述第一粘结层(3)与所述正极片的活性物质层粘结，和/或所述第二粘结层(4)与所述负极片的活性物质层粘结。