锂离子电池及其隔离膜制造技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池隔离膜，其包括隔离膜基材、分布在隔离膜基材至少一面上的无机涂层，以及分布在至少一个无机涂层上的有机涂层，其中，有机涂层的涂布密度为0.1mg/1540.25mm

Li ion battery and its isolation film

The invention discloses a lithium ion battery isolation membrane, including an isolation film substrate, distribution in the isolation film substrate on at least one side inorganic coating, and the distribution of the at least one organic coating, inorganic coating on the coating density of organic coatings for 0.1mg/1540.25mm

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池及其隔离膜
本专利技术属于锂离子电池领域，更具体地说，本专利技术涉及一种具有理想循环性能的锂离子电池及其隔离膜。
技术介绍
作为锂离子电池的重要组成部分，隔离膜对锂离子电池的循环寿命具有重要影响。现有的锂离子电池隔离膜通常包括隔离膜基材、涂布在隔离膜基材至少一面上的无机涂层，以及涂布在无机涂层至少一面上的有机涂层。锂离子电池制作完成，在循环使用过程中，阴阳极片会发生一定的膨胀，随着极片不断膨胀，电芯整体承受的膨胀力逐渐提高，会导致极片之间出现相互挤压的风险，进而影响锂离子电池的循环性能和安全性能。同时，在隔离膜的制备过程中，由于涂层颗粒的分布较为稀松，在涂布及卷绕后(涂布机和卷绕机有一定张力)，涂层颗粒会使隔离膜产生微皱，岛状和/或条状的有机涂层会陷入微皱凹坑中，相当于压缩了涂层厚度，从而影响隔离膜基材表面有机涂层厚度的一致性，因此影响了锂离子电池可承受的膨胀力和锂离子电池的循环性能和安全性能。有鉴于此，确有必要提供一种具有可接受高膨胀力、理想循环性能和安全性能的锂离子电池及其隔离膜。
技术实现思路
本申请的专利技术人经过研究和实验分析发现，锂离子电池可接受的膨胀力、循环性能和安全性能与隔离膜中有机涂层涂布密度、有机涂层的厚度、有机涂层中有机高分子颗粒和/或有机高分子乳液的含量和种类、有机涂层中有机高分子颗粒粒度、有机涂层中粘结剂的含量、隔离膜基材的厚度，以及无机涂层的厚度有关。基于以上发现，本专利技术旨在提供一种具有可接受高膨胀力、理想循环性能和安全性能的锂离子电池及其隔离膜。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种锂离子电池隔离膜，其包括隔离膜基材和直接或间接分布在隔离膜基材至少一面上的有机涂层，其中，所述有机涂层的涂布密度为0.1mg/1540.25mm2～10mg/1540.25mm2。作为本专利技术锂离子电池隔离膜的一种改进，所述有机涂层的厚度为1-200μm。作为本专利技术锂离子电池隔离膜的一种改进，所述有机涂层包括有机高分子颗粒和/或有机高分子乳液以及粘结剂。作为本专利技术锂离子电池隔离膜的一种改进，所述有机高分子颗粒和/或有机高分子乳液的重量含量为5％-95％，所述粘结剂的重量含量为5％-95％。作为本专利技术锂离子电池隔离膜的一种改进，所述有机高分子颗粒和/或有机高分子乳液为聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯聚合物、苯乙烯-丁二烯聚合物、聚丙烯酸中的至少一种；所述粘结剂为聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸盐、羟甲基纤维素纳、聚乙烯呲咯烷酮、乙酸乙酯、苯聚乙烯醚、聚乙烯醚、碳酸乙烯酯、丙三醇缩水甘油醚、碳酸丙烯酯、丙酮、纯丙乳液中的至少一种。作为本专利技术锂离子电池隔离膜的一种改进，所述隔离膜基材为PE、PP、无纺布、PET、PVDF、PU、PA、PI、有机无机共混膜或PP/PE/PP。作为本专利技术锂离子电池隔离膜的一种改进，所述隔离膜基材至少一面分布有无机涂层，所述有机涂层分布在至少一个无机涂层上，所述有机涂层对卷绕热压后的电池造Gap能力为1-150μm。作为本专利技术锂离子电池隔离膜的一种改进，所述有机涂层在隔离膜基材或无机涂层的覆盖面积比例为1％-95％。作为本专利技术锂离子电池隔离膜的一种改进，所述无机涂层包括无机物颗粒和粘结剂，所述无机颗粒的重量含量为5-95％，所述粘结剂的重量含量为5-95％。为了实现上述专利技术目的，本专利技术还提供了一种锂离子电池，包括正极极片、负极极片、间隔于正极极片和负极极片之间的隔离膜，以及电解液，其中，所述隔离膜为前述锂离子电池隔离膜。相对于现有技术，本专利技术锂离子电池中，隔离膜造Gap相当于在多孔隔离膜上涂一层有机涂层，为锂离子电池中极片循环膨胀预留空间，从而可以提高锂离子电池承受膨胀力的能力，改善锂离子电芯的造Gap能力，提高锂离子电池的循环寿命和安全性能。附图说明以下结合附图和实施例，对本专利技术锂离子电池及其隔离膜进一步详细说明，其中：图1所示为本专利技术锂离子电池中电芯的端面示意图；图2为本专利技术锂离子电池隔离膜的一种层间结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的专利技术目的、技术方案和技术效果更加清晰，以下结合实施例和对比例对本专利技术进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中给出的实施例只是为了解释本专利技术，并不是为了限定本专利技术。性能测试低温析锂测试：1)将锂离子电池在10℃下搁置2h；2)静置5min；3)0.35C恒流充电到4.35V；4)静置5min；5)0.5C恒流放电至3.0V；重复2)至5)步骤10次，拆解锂离子电池并检查阳极表面是否出现析锂。循环寿命测试：1)将锂离子电池在60℃下搁置2h；2)静置5min；3)2C恒流充电至4.2V，再恒压(4.2V)充电直至充电电流0.05C；4)静置10min；5)3C恒流放流至2.8V；6)重复2)-5)步骤，直到电芯容量低于70％。电芯造Gap能力测试：Gap是指一层极片上所接触的两层隔离膜上的有机涂层厚度，更具体地说，是指卷绕热压后的电芯端面处的有机涂层厚度，Gap的测量可以按以下公式计算得到：Gap＝(L1-L2)/层数,Gap可定义为裸电芯端面处供膨胀可用的每层隔膜的平均涂层厚度。请参照图1所示，卷绕式锂离子电芯分为圆弧区和平面区，其中，L1为圆弧区最内层到最外层的距离；L2为与圆弧区卷绕层数相同的平面区最内层到最外层的距离；层数为圆弧区隔离膜10的层数。在本专利技术的各个实施例中，Gap的测量采用上海英华检测科技有限公司型号为：GEPhoenixv|tome|xS240的CT设备扫描，CT设备扫描结束后，采用电脑测量软件即可测试得到L1，L2，并得出Gap。请参阅图2，本专利技术锂离子电池隔离膜10包括隔离膜基材12、分布在隔离膜基材12一面或两面上的无机涂层14，以及分布在至少一个无机涂层14上的有机涂层16。在不同的实施方式中，也可以不使用无机涂层14，将有机涂层16直接分布在隔离膜基材12的一面或两面。需要说明的是，图2仅为本专利技术锂离子电池隔离膜10的层间结构示意图，并未表示出各层的微观形貌。实施例1-1至1-4和对比例1-1至1-2实施例1-1正极极片的制备：将正极活性物质三元材料NCM(Ni：Co：Mn＝4：3：3)、导电剂导电碳、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按质量比96：2：2混合均匀制成具有一定粘度的锂离子电池正极浆料；将正极浆料均匀涂布在正极集流体铝箔上，在85℃下烘干后冷压，再进行切边、裁片、分条；分条后在真空条件和85℃下烘干4小时，焊接正极极耳，制成锂离子电池正极极片。负极极片的制备：将负极活性物质石墨、导电剂导电碳、增稠剂羟甲基纤维素钠(CMC)、粘结剂丁苯橡胶(SBR)按质量比97：1：1：1制成锂离子电池负极浆料；将负极浆料均匀涂布在负极集流体铜箔上，在85℃下烘干后进行切边、裁片、分条；分条后在真空条件和110℃下烘干4小时，焊接负极极耳，做成锂离子电池负极极片。隔离膜的制备：选用16μm厚的聚乙烯微孔薄膜作为多孔隔离膜基材。无机涂层浆料的制备：无机涂层浆料含有30重量份的无机三氧化铝粉末、10重量份的聚乙烯呲咯烷酮和60重量份的丙酮溶剂，具体制备步骤为：第一步：将上述配比的聚乙烯呲咯烷酮和丙酮共70Kg加入容积为100L的双行星搅拌机中，在25℃下分散3小时；第二步：将上述三氧化二铝粉末本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池隔离膜，其包括隔离膜基材和直接或间接分布在隔离膜基材至少一面上的有机涂层，其特征在于：所述有机涂层的涂布密度为0.1mg/1540.25mm

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池隔离膜，其包括隔离膜基材和直接或间接分布在隔离膜基材至少一面上的有机涂层，其特征在于：所述有机涂层的涂布密度为0.1mg/1540.25mm2～10mg/1540.25mm2。2.根据权利要求1所述的锂离子电池隔离膜，其特征在于：所述有机涂层的厚度为1-200μm。3.根据权利要求1所述的锂离子电池隔离膜，其特征在于：所述有机涂层包括有机高分子颗粒和/或有机高分子乳液以及粘结剂。4.根据权利要求3所述的锂离子电池隔离膜，其特征在于：所述有机高分子颗粒和/或有机高分子乳液的重量含量为5％-95％，所述粘结剂的重量含量为5％-95％。5.根据权利要求3所述的锂离子电池隔离膜，其特征在于：所述有机高分子颗粒和/或有机高分子乳液为聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯聚合物、苯乙烯-丁二烯聚合物、聚丙烯酸中的至少一种；所述粘结剂为聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸盐、羟甲基纤维素纳、聚乙烯呲咯烷酮、乙酸乙酯、苯聚乙烯醚、聚乙烯醚、碳酸乙烯酯、丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈仕通，陶兴华，张盛武，程文强，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35