电芯及储能装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电芯及储能装置。所述电芯包括正极片、负极片。所述电芯还包括：聚合物/陶瓷复合纤维多孔层，由聚合物以及陶瓷颗粒通过静电纺丝原位形成于所述正极片的表面和/或所述负极片的表面上，以将正极片和负极片隔开。其中，聚合物/陶瓷复合纤维多孔层静电纺丝形成的纳米纤维丝的直径为20nm～500nm，陶瓷颗粒的粒径为10nm～1000nm，纳米纤维丝的直径为陶瓷颗粒的粒径的0.5倍～5倍。使用本发明专利技术的电芯的储能装置同时具有好的倍率性能、低温性能以及安全性能。

Electric core and energy storage device

The invention provides an electric core and a energy storage device. The electric core comprises a positive electrode piece and a negative electrode sheet. The electric core also comprises a polymer / ceramic composite fiber porous layer, which is formed in situ on the surface and / or the anode piece of the positive plate by polymer and ceramic particles, and the positive and negative plates are separated. Among them, the diameter of nanofibers formed by electrospinning of polymer / ceramic composite porous layer is 20nm to 500nm, and the particle size of ceramic particles is 10nm to 1000nm, and the diameter of nanofibers is 0.5 times to 5 times of that of ceramic particles. The energy storage device with the electric core of the invention has good multiplier performance, low temperature performance and safety performance.

【技术实现步骤摘要】
电芯及储能装置
本专利技术涉及储能
，尤其涉及一种电芯及储能装置。
技术介绍
目前，用于电芯的隔离膜通常为PE、PP或其复合材料，通过拉伸(干法或湿法)后可以获得厚度较小、具有微孔结构的薄膜，即隔离膜基材。用于电芯中时，通常还需要在基材一边或两边涂覆一定厚度的功能材料(陶瓷、粘结剂等)，在电芯中对正极片、负极片都具有较好的粘结，实现更好的性能。一般对隔离膜基材(诸如PE、PP或其复合材料)拉伸(干法或湿法)后，可以制造出微孔结构，微孔的孔径常为几十纳米。但是受基材的材料自身及拉伸后强度的影响，基材的孔隙率通常不高，在30％～50％之间，基材的微孔的结构、微孔的分布均为不可控状态，且其中有一部分孔不可贯穿基材，无法有效传输电解质和离子。另外，传统电芯的制备通常为先将商品化的隔离膜材料剪裁后贴合到极片表面，该工艺复杂、对装配的技术要求很高，隔离膜材料浪费大、成本高。常用的隔离膜以PP、PE为原料，但是PP、PE轻软薄滑，在电芯的制备过程中，隔离膜容易在极片之间滑动，常常造成正负极之间的短路和界面接触不良。同时在电芯的制备过程中对隔离膜的力学性能要求较高，因此经常对隔离膜进行陶瓷涂覆，但是涂覆后的隔离膜对正极片、负极片的粘结效果有限，尤其对负极片的粘结较差，最终影响电芯的电性能。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种电芯及储能装置，使用所述电芯的储能装置同时具有好的倍率性能、低温性能以及安全性能。为了达到上述目的，在本专利技术的一方面，本专利技术提供了一种电芯，其包括正极片、负极片。所述电芯还包括：聚合物/陶瓷复合纤维多孔层，由聚合物以及陶瓷颗粒通过静电纺丝原位形成于所述正极片的表面和/或所述负极片的表面上，以将正极片和负极片隔开。其中，聚合物/陶瓷复合纤维多孔层静电纺丝形成的纳米纤维丝的直径为20nm～500nm，陶瓷颗粒的粒径为10nm～1000nm，纳米纤维丝的直径为陶瓷颗粒的粒径的0.5倍～5倍。在本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种储能装置，其包括根据本专利技术一方面所述的电芯。相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：在本专利技术的电芯中，使用由聚合物以及陶瓷颗粒通过静电纺丝原位形成于所述正极片的表面和/或所述负极片的表面上的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层，用于隔开正极片与负极片，因此可以直接代替传统电芯使用的隔离膜，且该聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的孔隙率很高，与电解质具有良好的浸润性和亲和性，可有效传输离子，可以提高使用所述电芯的储能装置的倍率性能和低温性能，此外该聚合物/陶瓷复合纤维多孔层可以实现与正极片、负极片之间良好的界面粘结，提高使用所述电芯的储能装置的硬度，增加使用所述电芯的储能装置的安全性能。具体实施方式下面详细说明根据本专利技术的电芯及储能装置。首先说明根据本专利技术第一方面的电芯。根据本专利技术第一方面的电芯包括正极片、负极片。所述电芯还包括：聚合物/陶瓷复合纤维多孔层，由聚合物以及陶瓷颗粒通过静电纺丝原位形成于所述正极片的表面和/或所述负极片的表面上，以将正极片和负极片隔开。其中，聚合物/陶瓷复合纤维多孔层静电纺丝形成的纳米纤维丝的直径为20nm～500nm，陶瓷颗粒的粒径为10nm～1000nm，纳米纤维丝的直径为陶瓷颗粒的粒径的0.5倍～5倍。这里陶瓷颗粒的粒径是指陶瓷颗粒的平均粒径D50。在本专利技术中，使用由聚合物以及陶瓷颗粒通过静电纺丝原位形成于所述正极片的表面和/或所述负极片的表面上的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层，用于隔开正极片与负极片，因此可以代替传统电芯中的隔离膜(诸如PE、PP隔离膜)。但是本专利技术的电芯中也可以含有隔离膜，例如隔离膜可位于未设置聚合物/陶瓷复合纳米纤维层的极片(正极片或负极片，根据聚合物/陶瓷复合纳米纤维层设置的位置的不同而不同)与聚合物/陶瓷复合纳米纤维层之间。在本专利技术中，由于静电纺丝技术形成的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层为由纳米纤维丝沉积而成，因此孔隙率很高，最高可达95％，且所形成的微孔均为有效微孔，因此可以很好地传导电解质和离子，提高使用该电芯的储能装置的动力学性能，尤其是倍率性能和低温性能。在本专利技术中，由于静电纺丝技术形成的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层是直接原位形成于正极片的表面和/或所述负极片的表面，因此可以实现与正极片、负极片之间良好的界面粘结，提高使用该电芯的储能装置的电性能，同时提高使用该电芯的储能装置的硬度，增加使用该电芯的储能装置的安全性能。此外，聚合物/陶瓷复合纤维多孔层具有较高的比表面积，与电解质具有良好的浸润性和亲和性，有利于离子传输，还可进一步改善使用该电芯的储能装置的动力学性能。在本专利技术中，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层具有较高的拉伸强度，且由于具有大量具有保护作用的陶瓷颗粒，因此还具有良好浸润性、耐电压性能以及抗氧化性能。因此无需对正极片面再涂覆陶瓷层作防氧化处理，因此可以避免对常规隔离膜(诸如PE、PP隔离膜)的孔隙产生影响，进而恶化使用该电芯的储能装置的性能。在根据本专利技术第一方面所述的电芯中，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层可形成于所述正极片的两个表面上。在根据本专利技术第一方面所述的电芯中，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层可形成于所述负极片的两个表面上。在根据本专利技术第一方面所述的电芯中，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层可形成于所述正极片的两个表面以及所述负极片的两个表面上。在根据本专利技术第一方面所述的电芯中，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层可形成于所述正极片的两个表面以及所述负极片的一个表面上。在根据本专利技术第一方面所述的电芯中，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层可形成于所述负极片的两个表面以及所述正极片的一个表面上。在根据本专利技术第一方面所述的电芯中，在所述正极片的一个表面可形成聚合物/陶瓷复合纤维多孔层且在所述负极片的与所述正极片的该一个表面背离的一个表面也形成聚合物/陶瓷复合纤维多孔层。在根据本专利技术第一方面所述的电芯中，所述聚合物选自四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、聚六氟丙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、聚苯醚、环氧树脂以及环氧树脂衍生物中的一种或几种。在根据本专利技术第一方面所述的电芯中，所述陶瓷颗粒选自三氧化二铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化镁、氧化锆、硫酸钡中的一种或几种。在根据本专利技术第一方面所述的电芯中，所述聚合物以及所述陶瓷颗粒的重量比为(2％～95％):(98％～5％)。在根据本专利技术第一方面所述的电芯中，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的孔隙率为20％～95％。在根据本专利技术第一方面所述的电芯中，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层的厚度为1μm～30μm。需要说明的是，这里的厚度是指在单面沉积形成的厚度。在根据本专利技术第一方面所述的电芯中，所述正极片包括正极集流体和位于所述正极集流体的表面上的正极活性物质层，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层原位形成于所述正极活性物质层上。当所述正极集流体仅单面涂覆正极活性物质层时，所述聚合物/陶瓷复合纤维多孔层也可原位形成于所述正极集流体上。在根据本专利技术第一方面所述的电芯中，所述负极片包括负极集流体和位于所述负极集流体的表面上的负极活性物质层，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电芯，包括正极片、负极片，其特征在于，所述电芯还包括：聚合物/陶瓷复合纤维多孔层，由聚合物以及陶瓷颗粒通过静电纺丝原位形成于所述正极片的表面和/或所述负极片的表面上，以将正极片和负极片隔开；其中，聚合物/陶瓷复合纤维多孔层静电纺丝形成的纳米纤维丝的直径为20nm～500nm，陶瓷颗粒的粒径为10nm～1000nm，纳米纤维丝的直径为陶瓷颗粒的粒径的0.5倍～5倍。

【技术特征摘要】
1.一种电芯，包括正极片、负极片，其特征在于，所述电芯还包括：聚合物/陶瓷复合纤维多孔层，由聚合物以及陶瓷颗粒通过静电纺丝原位形成于所述正极片的表面和/或所述负极片的表面上，以将正极片和负极片隔开；其中，聚合物/陶瓷复合纤维多孔层静电纺丝形成的纳米纤维丝的直径为20nm～500nm，陶瓷颗粒的粒径为10nm～1000nm，纳米纤维丝的直径为陶瓷颗粒的粒径的0.5倍～5倍。2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述聚合物选自四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、聚六氟丙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、聚苯醚、环氧树脂以及环氧树脂衍生物中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述陶瓷颗粒选自三氧化二铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化镁、氧化锆、硫酸钡中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的电芯，...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁成都，钟泽，孙成栋，郑义，
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