一种二次电池制造技术

本申请涉及储能材料领域，具体讲，涉及一种二次电池。本申请中的二次电池包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，隔膜包括隔膜基体和设置于隔膜基体表面的涂层，涂层中含有聚合物微球，聚合物微球的软化温度为50～120℃；电解液中含有添加剂，添加剂的分解电压为4.4V～4.8V。本申请同时采用了含有聚合物微球涂层的隔膜与添加剂协同促进隔膜充分闭孔，在隔膜表面涂覆低软化温度的聚合物微球，降低了隔膜的闭孔温度；通过添加电压触发反应型添加剂，在过充初始阶段自身迅速反应产热，促使聚合物微球熔融及隔膜大面积闭孔。

【技术实现步骤摘要】
一种二次电池
本申请涉及储能材料领域，具体讲，涉及一种二次电池。
技术介绍
随着锂离子电池安全性需求的增加，隔离膜具有闭孔功能(Shutdown)的特性也随之要求提高。隔膜闭孔温度是反映隔离膜安全特性的重要参数。当电池在异常状态下内部温度上升至隔膜的闭孔温度时，隔膜微孔自动封闭，阻止离子的导通，切断充电电流，从而防止电池热失控。这一功能特性可以为锂离子电池提供一定的安全保护。目前常用的PE隔离膜的闭孔温度约为130℃，PP隔离膜的闭孔温度约为150℃，而通常在如此高的温度下电池内部已经发生剧烈的化学反应并引发热失控，这样就无法发挥出热封闭隔膜的安全保护作用。鉴于此，特提出本申请。
技术实现思路
本申请的专利技术目的在于提出一种二次电池。为了完成本申请的目的，采用的技术方案为：本申请涉及一种二次电池，包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，所述隔膜包括隔膜基体和设置于所述隔膜基体表面的涂层，所述涂层中含有聚合物微球，所述聚合物微球的软化温度为50～120℃，优选为85℃～110℃；所述电解液中含有添加剂，所述添加剂的分解电压为4.4V～4.8V。优选的，所述聚合物微球的材料选自聚乙烯、聚丙烯、氧化聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯、苯乙烯-丙烯酸共聚物、聚乙烯醇类共聚物、丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、乙烯-偏氟乙烯共聚物中的至少一种。优选的，所述聚合物微球的中值粒径为0.3μm～10μm。优选的，所述涂层中聚合物微球的质量百分比含量为10～80％，优选为30～50％。优选的，将所述聚合物微球制备得到聚合物微球乳液用于制备所述涂层，所述聚合物微球乳液由所述聚合物微球与分散剂混合后分散于水中制备而成；所述分散剂优选聚氧乙烯醚、羧甲基纤维素钠、明胶中的至少一种或几种；优选的，聚合物微球与分散剂的质量比为80～98：2～20。优选的，所述添加剂选自含共轭双键的环状化合物。优选的，所含共轭双键的环状化合物选自如式Ⅰ所示化合物中的至少一种；X选自-S-、-CR15＝CR16-、-CHR15-CHR16-、-NR17-，R11、R12、R13、R14、R15、R16各自独立的选自氢、羟基、卤素、羧基、硝基、氨基、取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C1～12烷氧基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的C4～12杂芳基、取代或未取代的苄基；R17选自氢、取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的苄基；取代基选自卤素、C1～6烷基。优选的，所述添加剂的结构式如式ⅠA、式ⅠB、式ⅠC、式ⅠD所示化合物中的至少一种；在式ⅠA中，R21、R22、R23、R24、R25、R26各自独立的选自氢、羟基、卤素、羧基、硝基、氨基、取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C1～12烷氧基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的C4～12杂芳基、取代或未取代的苄基；在式ⅠB中，R31、R32、R33、R34、R35、R36各自独立的选自氢、羟基、卤素、羧基、硝基、氨基、取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C1～12烷氧基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的C4～12杂芳基、取代或未取代的苄基；在式ⅠC中，R41、R42各自独立的选自氢、羟基、卤素、羧基、硝基、氨基、取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C1～12烷氧基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的C4～12杂芳基、取代或未取代的苄基；R43选自氢、取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的苄基；在式ⅠD中，R51、R52各自独立的选自氢、羟基、卤素、羧基、硝基、氨基、取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C1～12烷氧基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的C4～12杂芳基、取代或未取代的苄基；取代基选自卤素、C1～6烷基。优选的，在式ⅠA中，R21、R22、R23、R24、R25、R26各自独立的选自氢、取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C6～26芳基；在式ⅠB中，R31、R32、R33、R34、R35、R36各自独立的选自氢、取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C6～26芳基；在式ⅠC中，R41、R42各自独立的选自氢、取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C6～26芳基；R43选自氢、取代或未取代的C1～12烷基；在式ⅠD中，R51、R52各自独立的选自氢、取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C6～26芳基。优选的，所述添加剂在所述电解液中的质量百分比含量为0.01～10％，优选0.5～2％。优选的，所述涂层中还含有陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒的粒径优选为50nm～5μm。本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：本申请同时采用了含有聚合物微球涂层的隔膜与添加剂协同促进隔膜充分闭孔，一是在隔膜表面涂覆低软化温度的聚合物微球，大大降低了隔膜的闭孔温度；二是通过添加电压触发反应型添加剂，在过充初始阶段自身迅速反应产热，促使聚合物微球熔融及隔膜大面积闭孔。在4.4V～4.8V的充电压区间内，添加剂自身就会发生化学反应并大量产热，达到聚合物微球的软化温度，同时正极活性材料结构破坏以及负极表面析锂的程度较小，与电解液之间的反应也相对较为缓和。从而使聚合物微球就有足够的时间发生熔融使得隔膜大面积闭孔，从而在电池活性材料之间的化学反应剧烈产热之前切断离子传递通道，防止电池热失控的反生。附图说明图1为对比例1制备的锂离子电池进行过充电的测试结果；图2为对比例2制备的锂离子电池进行过充电测试的结果；图3为实施例2制备的锂离子电池进行过充电测试的结果。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。本申请涉及一种二次电池，包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，本申请的隔膜为复合隔膜，包括隔膜基体和设置于隔膜基体表面的涂层，涂层中含有聚合物微球，聚合物微球的软化温度为50～120℃；同时，在本申请二次电池的电解液中含有添加剂，添加剂的分解电压为4.4V～4.8V。本申请中的添加剂是指在特定电压下发生化学反应，并释放出热量的添加剂，且反应前和反应后的化合物均对电池性能无明显不利影响。具体的化学反应类型可为聚合反应、脱氢反应等。其分解电压是指模拟二次电池环境，将添加剂置于电解液中，测定其开始反应的最小电压。在本申请中，选择分解电压为4.4V～4.8V的化合物，从而当二次电池的电芯刚开始过充至4.4V～4.8V时，添加剂自身就会发生化学反应并大量产热，使得电芯温度急剧升高。同时，本申请在隔膜基体的表面设置有含有聚合物微球的涂层，当二次电池的电芯刚开始过充至4.4V～4.8V时，添加剂自身就会发生化学反应并大量产热，达到聚合物微球的软化温度；在此过充电压区间内，正极活性材料结构破坏以及负极表面析锂的程度较小，与电解液之间的反应也相对较为缓和。因此，聚合物微球就有足够的时间发生熔融使得隔膜大面积闭孔，从而在电池活性材料之间的化学反应剧烈产热之前切断离子传递通道，防止电池热失控的反生。作为本申请的二次电池的一种改进，隔膜基体材料选自聚乙烯(Polyethylene，简称PE)、聚丙烯(Polypropylene，简称PP)、聚对苯二甲酸乙二醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池，包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，其特征在于，所述隔膜包括隔膜基体和设置于所述隔膜基体表面的涂层，所述涂层中含有聚合物微球，所述聚合物微球的软化温度为50～120℃，优选为85℃～110℃；所述电解液中含有添加剂，所述添加剂的分解电压为4.4V～4.8V。

【技术特征摘要】
1.一种二次电池，包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，其特征在于，所述隔膜包括隔膜基体和设置于所述隔膜基体表面的涂层，所述涂层中含有聚合物微球，所述聚合物微球的软化温度为50～120℃，优选为85℃～110℃；所述电解液中含有添加剂，所述添加剂的分解电压为4.4V～4.8V。2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述聚合物微球的材料选自聚乙烯、聚丙烯、氧化聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯、苯乙烯-丙烯酸共聚物、聚乙烯醇类共聚物、丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、乙烯-偏氟乙烯共聚物中的至少一种。3.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述聚合物微球的中值粒径为0.3μm～10μm。4.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述涂层中聚合物微球的质量百分比含量为10～80％，优选为30～50％。5.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，将所述聚合物微球制备得到聚合物微球乳液用于制备所述涂层，所述聚合物微球乳液由所述聚合物微球与分散剂混合后分散于水中制备而成；所述分散剂优选聚氧乙烯醚、羧甲基纤维素钠、明胶中的至少一种或几种；优选的，聚合物微球与分散剂的质量比为80～98：2～20。6.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述添加剂选自含共轭双键的环状化合物。7.根据权利要求6所述的二次电池，其特征在于，所含共轭双键的环状化合物选自如式Ⅰ所示化合物中的至少一种；X选自-S-、-CR15＝CR16-、-CHR15-CHR16-、-NR17-，R11、R12、R13、R14、R15、R16各自独立的选自氢、羟基、卤素、羧基、硝基、氨基、取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C1～12烷氧基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的C4～12杂芳基、取代或未取代的苄基；R17选自氢、取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的苄基；取代基选自卤素、C1～6烷基。8.根据权利要求7所述的二次电池，其特征在于，所述添加剂的结构式如式ⅠA、式ⅠB、式ⅠC、式ⅠD所示化合物中的至少一种；在式ⅠA中，R21、R22、R23、R24、R25、R26各...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小波，陈世龙，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35