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高性能復(fù)合型鋰電池隔膜的制作方法

文檔序號(hào):12754522閱讀:334來源:國知局

本實(shí)用新型涉及一種高性能復(fù)合型鋰電池隔膜,屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域。



背景技術(shù):

鋰電池的四大關(guān)鍵材料為正極材料、負(fù)極材料、電解液以及隔膜。隔膜的主要作用是隔離正負(fù)極并阻止電子穿過,同時(shí)能允許離子通過,從而完成在充放電過程中鋰離子在正負(fù)極之間的快速傳輸。隔膜性能的優(yōu)劣直接影響著電池內(nèi)阻、放電容量、循環(huán)使用壽命以及電池安全性能的好壞。隔膜越薄、孔隙率越高,電池的內(nèi)阻越小,高倍率放電性能就越好。

鋰電池隔膜是一種多孔性塑料薄膜,包括織造膜、非織造膜(無紡布)、微孔膜及碾壓膜等幾類。由于聚烯烴材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性和相對廉價(jià)的特點(diǎn),目前商品化的鋰電池隔膜主要有聚烯烴微孔膜,包括聚乙烯(PE)單層膜、聚丙烯(PP)單層膜,以及PP/PE/PP三層復(fù)合膜。

隔膜的微孔結(jié)構(gòu)對電池安全性至關(guān)重要,當(dāng)電池在過度充電或溫度過高的情況下,隔膜就會(huì)關(guān)閉孔隙,在電池內(nèi)部形成斷路,限制電流升高,防止溫度進(jìn)一步升高。現(xiàn)今的隔膜有兩類可以起到熔化閉孔以阻斷短路發(fā)生位置,從而避免電池發(fā)生熱爆炸的作用:1.多層結(jié)構(gòu)隔膜,2.陶瓷涂布隔膜。這兩類都具有阻斷層和支撐層,當(dāng)隔膜被穿刺時(shí)會(huì)開始發(fā)生局部發(fā)熱,此時(shí)隔膜阻斷層如果能快速發(fā)生熔化閉孔,可以避免電池?zé)岜ǎ钱?dāng)局部的發(fā)熱速度大于熔化速度時(shí),就無法達(dá)到阻斷的作用。

現(xiàn)今的隔膜有將三氧化二鋁作為涂布粒子涂覆在基層上,其能使隔膜耐熱溫度提高,但是其無法降低隔膜穿孔局部的發(fā)熱速度;當(dāng)隔膜穿孔局部的發(fā)熱速度大于基層熔化速度時(shí),仍無法達(dá)到阻斷作用。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足,提供一種提高隔膜的耐熱性,同時(shí)也降低隔膜穿孔局部的發(fā)熱速度,以保證鋰電池在使用時(shí)的安全性的高性能復(fù)合型鋰電池隔膜。

本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:

一種高性能復(fù)合型鋰電池隔膜,其特征在于它從上至下依次包括上層聚烯烴膜層、中間空心粒子膜層以及下層聚烯烴膜層,其中中間空心粒子膜層為有機(jī)或無機(jī)的空心粒子膜層。

所述上層聚烯烴膜層以及下層聚烯烴膜層為聚烯烴微孔膜。

所述上層聚烯烴膜層以及下層聚烯烴膜層厚度為50~200μm。

所述中間空心粒子膜層的基材內(nèi)彌散有空心粒子。

所述中間空心粒子膜層的空心粒子為PVDF粒子或者三氧化二鋁。

所述中間空心粒子膜層厚度為50~100μm。

所述中間空心粒子膜層的空心粒子直徑范圍為10~50μm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型的有益效果是:

本實(shí)用新型高性能復(fù)合型鋰電池隔膜具有提高隔膜的耐熱性,同時(shí)也降低隔膜穿孔局部的發(fā)熱速度,以保證鋰電池在使用時(shí)的安全性的大大提高鋰電池的安全性的優(yōu)點(diǎn),避免因局部發(fā)熱導(dǎo)致電池爆炸現(xiàn)象的發(fā)生。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中:

上層聚烯烴膜層1、中間空心粒子膜層2、下層聚烯烴膜層3。

具體實(shí)施方式

參見圖1,本實(shí)用新型涉及的一種高性能復(fù)合型鋰電池隔膜,它從上至下依次包括上層聚烯烴膜層1、中間空心粒子膜層2以及下層聚烯烴膜層3,其中中間空心粒子膜層2為有機(jī)或無機(jī)的空心粒子膜層。

作為一種優(yōu)選,所述上層聚烯烴膜層1以及下層聚烯烴膜層3優(yōu)選聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚烯烴微孔膜。

作為一種優(yōu)選,所述上層聚烯烴膜層1以及下層聚烯烴膜層3厚度為50~200μm。

作為一種優(yōu)選,所述中間空心粒子膜層2的基材內(nèi)彌散有空心粒子,所述中間空心粒子膜層2的空心粒子優(yōu)選PVDF粒子、三氧化二鋁(Al2O3)等材料。

作為一種優(yōu)選,所述中間空心粒子膜層2厚度為50~100μm。

作為一種優(yōu)選,所述中間空心粒子膜層2的空心粒子直徑范圍為10~50μm。

本實(shí)用新型高性能復(fù)合型鋰電池隔膜采用涂布復(fù)合的工藝,以聚烯烴膜為基膜,單側(cè)涂以有機(jī)或無機(jī)空心粒子膜層,烘干之后再敷上另一層聚烯烴膜,形成外層為聚烯烴膜,內(nèi)層為有機(jī)或無機(jī)空心粒子膜層的高性能復(fù)合型鋰電池隔膜。

本實(shí)施例中,所述上層聚烯烴膜層1以及下層聚烯烴膜層3為聚烯烴膜層,它具有強(qiáng)度高、耐酸堿腐蝕性好、防水、耐化學(xué)試劑、生物相容性好及無毒的優(yōu)點(diǎn),能夠提供良好的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性,并且成本較低,而中間層的中間空心粒子膜層2具有耐高溫的優(yōu)良性能,所以該隔膜具有良好的穩(wěn)定性,在電池充放電過程中,即使有機(jī)底膜發(fā)生熔化,而中間的空心粒子膜層仍然能夠保持隔膜的完整性,同時(shí)它的空心結(jié)構(gòu)能夠降低隔膜整體的熱傳導(dǎo)速度,使得基材有充裕的時(shí)間進(jìn)行熔化閉孔,進(jìn)而防止大面積正/負(fù)極短路現(xiàn)象的出現(xiàn),該隔膜為解決大功率電池的安全性提供了一個(gè)可行的解決方案。

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