一种隔膜结构制造技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种隔膜结构，包括隔膜基材以及涂覆于隔膜基材的至少一表面上的功能涂层，所述功能涂层包括由无机粒子形成的第一涂层以及由包覆有聚合物的无机粒子形成的第二涂层，所述第一涂层涂覆于所述隔膜基材的边缘区域，所述第二涂层完全地或间隔地涂覆于所述隔膜基材的中间区域。相比于现有技术，本发明专利技术的隔膜在功能涂层不超出限定范围的情况下，既有效地减低电池发生内短路的几率，又在电池充放电过程中给负极的膨胀提供充足的空间，避免电池扭曲变形的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种隔膜结构
本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种隔膜结构。
技术介绍
锂离子电池由于具有较高的质量能量密度和体积能量密度、较高的工作电压、较宽的使用温度、使用寿命长、对环境友好等等，被广泛的应用到移动电话、笔记本电脑以及各种电动汽车，甚至航空航天、风能太阳能储能设备上。在聚合物锂离子电池取得广泛应用的同时，也存在一定的安全隐患。到目前为止，已有多起手机和笔记本电池爆炸等事故见诸报端，这让人们对锂离子电池的安全性能产生了质疑。而锂离子电池隔膜是保证电池的安全性能的重要部分，特别在一些特殊条件下，如高温烘烤、针刺、过充或异物挤压等容易对隔膜造成一定的损伤。隔膜一旦收缩、熔化、氧化、刺破就会引起电池的内部短路，导致电池出现发热、冒烟、甚至爆炸起火等安全事故。另外，随着人们对电芯能量密度的要求越来越高，很多电池制造商逐渐采用具有高膨胀率的负极材料，并提升卷绕工序能力，这就导致电池的变形问题变得尤其严重，同时也会对电池的安全性和可靠性造成非常严重的影响。为了解决这个问题，行业内在隔离膜的表面涂覆粘结聚合物的涂层或无机粒子与粘结聚合物的混合涂层。如SDI专利CN1302575C，ATL专利CN102569701A，CN102610773A，CN103441230A和LG的专利CN101326658A。该粘结聚合物能够在电解液里溶胀，在一定的温度，压力和时间内与正负极片粘结在一起，正负极片与隔离膜粘附为一个整体后可以抑制负极的膨胀，阻止电池的变形。但是粘结聚合物溶胀后在一定的温度和压力下会平面铺展开，对于卷绕型电池，粘结聚合物涂层会向两端聚集向外挤压最后导致宽度方向会变大，超过限定宽度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种隔膜结构，在功能涂层不超出限定范围的情况下，既有效地减低电池发生内短路的几率，又在电池充放电过程中给负极的膨胀提供充足的空间，避免电池扭曲变形的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种隔膜结构，包括隔膜基材以及涂覆于隔膜基材的至少一表面上的功能涂层，所述功能涂层包括由无机粒子形成的第一涂层以及由包覆有聚合物的无机粒子形成的第二涂层，所述第一涂层涂覆于所述隔膜基材的边缘区域，所述第二涂层完全地或间隔地涂覆于所述隔膜基材的中间区域。需要说明的是，当功能涂层涂覆于隔膜基材的一面时，位于隔膜基材边缘区域(基材首端和末端)的第一涂层分别对应于正极片或负极片首端和末端的未涂覆活性物质区域，位于隔膜基材边缘区域(基材两侧)的第一涂层宽度方向大于正负极片边缘2～5mm.第二涂层对应于正极片或负极片涂覆有活性物质的区域。当功能涂层涂覆于隔膜基材的两面时，其中一面上位于隔膜基材边缘区域(基材首端和末端)的第一涂层分别对应于正极片首端和末端的未涂覆活性物质区域，位于隔膜基材边缘区域(基材两侧)的第一涂层宽度方向大于正极片边缘2～5mm，第二涂层对应于正极片涂覆有活性物质的区域；而另一面上位于隔膜基材边缘区域(基材首端和末端)的第一涂层分别对应于负极片首端和末端的未涂覆活性物质区域，位于隔膜基材边缘区域(基材两侧)的第一涂层宽度方向大于负极片边缘2～5mm，第二涂层对应于负极片涂覆有活性物质的区域。作为本专利技术所述的隔膜结构的一种改进，当所述第二涂层间隔地涂覆于所述隔膜基材的中间区域时，所述第二涂层的涂覆面积占所述隔膜基材的中间区域的总面积的30％～90％。部分涂覆能够减少涂层对隔膜基材的孔堵塞，对锂离子电池性能无影响。而且确保在热压作用下，溶胀后的聚合物不会挤出隔膜基材的中间区域，给负极膨胀提供更充足的空间。作为本专利技术所述的隔膜结构的一种改进，所述包覆有聚合物的无机粒子的粒径大小不相同。聚合物在电解液中会发生溶胀，溶胀后，包覆有聚合物的无机粒子之间会产生间隙，此时，粒径较小的包覆有聚合物的无机粒子将填满该间隙，使得粒径大小不同的包覆有聚合物的无机粒子之间形成紧密堆积。作为本专利技术所述的隔膜结构的一种改进，所述包覆有粘接聚合物的无机粒子的平均粒径为0.1～5um，所述包覆有粘接聚合物的无机粒子的粒度分布范围为0.03～8um。作为本专利技术所述的隔膜结构的一种改进，所述无机粒子为氧化钙、氧化锌、氧化镁、二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆、二氧化锡、二氧化铈、三氧化二铝、勃姆石、碳酸钙和钛酸钡中的至少一种。作为本专利技术所述的隔膜结构的一种改进，所述聚合物为聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚氧乙烯和聚甲基丙烯酸酯中的至少一种。作为本专利技术所述的隔膜结构的一种改进，所述功能涂层的厚度为0.5～10um。优选的，所述功能涂层的厚度为2～6um。当功能涂层的厚度小于0.5um，则由于其过薄，影响其与正负极的粘结性，且不能起到较好与极片粘结作用；当功能涂层的厚度大于10um，过厚会使电池的性能恶化，优选为2～6um。作为本专利技术所述的隔膜结构的一种改进，所述功能涂层通过凹版印刷的方式涂覆于所述隔膜基材。作为本专利技术所述的隔膜结构的一种改进，所述隔膜基材为聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚酰亚胺薄膜和无纺布中的至少一种。相比于现有技术，本专利技术的隔膜结构至少具有以下优点：1)由于正/负极片分切后，铝箔/铜箔集流体边缘存在有毛刺，当隔膜基材间隔设置于正极片和负极片之间时，毛刺会刺穿隔膜基材而内部造成短路，因此，本专利技术在隔膜基材的边缘区域涂覆由无机粒子形成的第一涂层，避免毛刺刺穿隔膜基材，进而避免造成电池内短路。2)无论是第一涂层还是第二涂层，其中的无机粒子均具有良好的热稳定性，能有效改善隔膜的热稳定性能。3)在第二涂层中，包覆在无机粒子表面的聚合物能够在电解液里溶胀，在一定的温度、压力和时间内能与正负极片粘结在一起，使得隔膜第二涂层所在的中间区域与正负极片的粘接性能好。4)虽然发生溶胀的聚合物会被平铺开来甚至被挤出中间区域，但是其并不会铺满边缘区域，从而确保不发生溶胀的第一涂层所在的边缘区域与负极之间存在有间隙，给负极膨胀提供充足的空间，从而有效地避免电池发生扭曲变形。附图说明图1是本专利技术的结构示意图之一。图2是本专利技术的结构示意图之二。图3是本专利技术的结构示意图之三。其中：1-隔膜基材，2-功能涂层，21-第一涂层，22-第二涂层。具体实施方式如图1～2所示，一种隔膜结构，包括隔膜基材1以及涂覆于隔膜基材1的至少一表面上的功能涂层2，功能涂层2包括由无机粒子形成的第一涂层21以及由包覆有聚合物的无机粒子形成的第二涂层22，第一涂层21涂覆于隔膜基材1的边缘区域，第二涂层22完全地涂覆于隔膜基材1的中间区域。如图3所示，一种隔膜结构，包括隔膜基材1以及涂覆于隔膜基材1的至少一表面上的功能涂层2，功能涂层2包括由无机粒子形成的第一涂层21以及由包覆有聚合物的无机粒子形成的第二涂层22，第一涂层21涂覆于隔膜基材1的边缘区域，第二涂层22间隔地涂覆于隔膜基材1的中间区域。第二涂层22的涂覆面积占隔膜基材1的中间区域的总面积的30％～90％。下面结合具体实施方式，对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式并不限于此。对比例1正极片的制备：将钴酸锂(正极活性物质)、导电剂超导碳(Super-P)、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按质量比96：2.0：2.0混合均匀制成正极浆料，将浆料涂布在集流体铝箔上，然后在110℃下烘干后进行冷压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔膜结构，包括隔膜基材以及涂覆于隔膜基材的至少一表面上的功能涂层，其特征在于：所述功能涂层包括由无机粒子形成的第一涂层以及由包覆有聚合物的无机粒子形成的第二涂层，所述第一涂层涂覆于所述隔膜基材的边缘区域，所述第二涂层完全地或间隔地涂覆于所述隔膜基材的中间区域。

【技术特征摘要】
1.一种隔膜结构，包括隔膜基材以及涂覆于隔膜基材的至少一表面上的功能涂层，其特征在于：所述功能涂层包括由无机粒子形成的第一涂层以及由包覆有聚合物的无机粒子形成的第二涂层，所述第一涂层涂覆于所述隔膜基材的边缘区域，所述第二涂层完全地或间隔地涂覆于所述隔膜基材的中间区域。2.根据权利要求1所述的隔膜结构，其特征在于：当所述第二涂层间隔地涂覆于所述隔膜基材的中间区域时，所述第二涂层的涂覆面积占所述隔膜基材的中间区域的总面积的30％～90％。3.根据权利要求1所述的隔膜结构，其特征在于：所述包覆有聚合物的无机粒子的粒径大小不相同。4.根据权利要求3所述的卷绕式锂离子电池用隔膜，其特征在于：所述包覆有粘接聚合物的无机粒子的平均粒径为0.1～5um，所述包覆有粘接聚合物的无机粒子的粒度分布范围为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪圣龙，蒋中林，
申请(专利权)人：东莞市魔方新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44