一种隔离膜及电化学储能装置制造方法及图纸

本申请涉及储能材料领域，具体讲，涉及一种隔离及膜电化学储能装置。本申请的隔离膜隔离区和温度敏感区，敏感区至少与隔离区的一个边相连接，隔离区用于隔离正极片和负极片，温度敏感区用于在电芯温度升至阈值后形成微短路。本申请的温度敏感区用于在电芯温度升至阈值后形成微短路，当温度高于阈值时，温度敏感区会软化、流动，导致电化学储能装置中正极片和负极片在局部地区形成接触，即造成正负极的微短路，从而改善过充安全。

An isolation membrane and electrochemical energy storage device

【技术实现步骤摘要】
一种隔离膜及电化学储能装置
本申请涉及储能材料领域，具体讲，涉及一种隔离膜及电化学储能装置。技术背景电化学储能装置，例如二次电池，在使用时，有频繁的充放电过程。其中充电过程中，有一个限定电压，超过该电压时则为过充。过充会导致阳极析锂、阴极释氧、电芯产热等，严重的会引起电池内部大量产热而造成热失控，电芯有起火甚至爆炸的风险，严重影响使用及客户安全。尽管电池包中有防过充的机制，但由于动力电池循环寿命要求长，充放电次数多，且电动车中电芯数量多，难以保证所有电池在全寿命过程中不会出现过充现象。因此改善电芯单体的过程安全性能是非常重要的工作。由于过充是电化学反应过程，难以控制，因此改善过充安全性能的难度也非常大。二次电池在充电过程中，通过程序、芯片等，控制其充电上限电压。当该限定机制失效时，电压超过其安全电压时，则会出现阳极析锂、阴极释氧、电池产热的问题，严重的会引起电池内部热失控，造成起火和爆炸等严重安全事故。改善过充安全，是二次电池大量应用的前提之一。基于以上存在的问题，特提出本申请。
技术实现思路
本申请第一方面提出一种隔离膜，用于改善采用该隔离膜的电化学储能装置的过充性能。本申请的隔离膜包括隔离区和温度敏感区，所述敏感区至少与所述隔离区的一个边相连接；所述隔离区用于隔离正极片和负极片，所述温度敏感区用于在电芯的温度升至阈值后形成微短路；所述温度敏感区包含温度敏感材料，所述温度敏感材料包含主体材料与增塑材料。本申请的第二方面提出一种电化学储能装置，用于改善其过充性能。一种电化学储能装置，包括第一方面所述的隔离膜。本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：本申请的隔离膜中设置有温度敏感区，温度敏感区用于在电芯温度升至阈值后形成微短路，具体阈值可通过材料种类和比例选择进行设置，具体的，出于电化学储能装置安全性能的考虑，阈值可设置为60℃～70℃，即在常温或低于阈值温度下，温度敏感区无明显变化，当温度高于阈值时，温度敏感区会软化、流动，导致采用该隔离膜的电化学储能装置中正极片和负极片在局部地区形成接触，即造成正、负极的微短路，此时充电的电流，流经该温度敏感区，不会对电池进行充电，不会引起更严重的过充及产热，可以改善过充安全。附图说明图1为本申请实施例隔离膜的结构示意图；图2为已有技术极片结构的结构示意图；图3为本申请实施例在隔离膜的长度方向上极片结构的结构示意图；图4为本申请实施例在隔离膜的宽度方向上极片结构的结构示意图。其中：10-正极片；101-正极膜片；102-正极集流体；20-负极片；201-负极膜片；202-负极集流体；30-隔离膜；301-隔离区；302-温度敏感区。具体实施方式以下通过具体实施例和对比例，对此专利技术进行详细说明，这些实施例只是用于说明本专利技术，而本专利技术不限于以下实施例。凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。本申请实施例第一方面提出一种隔离膜，隔离膜包括隔离区和温度敏感区，温度敏感区至少与隔离区的一个边相连接。本申请实施例隔离膜的可在隔离区的一个边上设置温度敏感区，也可在隔离区的两个边上设置温度敏感区，或者在隔离区的四个边上均设置温度敏感区，可根据电芯的具体要求进行设置。隔离区用于隔离正极片和负极片，温度敏感区用于在电芯的温度升至阈值后形成微短路。在某一具体实施方式中，隔离膜包括隔离区和设置于隔离区周围、且与隔离区相连接的温度敏感区,即在隔离区的四个边上均设置有温度敏感区。其结构示意图如图1所示，隔离膜30括隔离区301和设置于隔离区301周围、且与隔离区301相连接的温度敏感区302。具体的，温度敏感区的阈值指起始生效温度，可通过材料的选择或者比例选择进行设置，通常条件下，出于电化学储能装置安全性能的考虑，阈值可设置为60℃～80℃，即在常温或低于阈值温度下，温度敏感区无明显变化；当温度高于阈值时，温度敏感区会发生软化、流动，导致电化学储能装置中正极片和负极片在局部地区形成接触，即造成正、负极的微短路，此时充电的电流，流经该温度敏感区，不会对电池进行充电，不会引起更严重的过充及产热，可以改善过充安全。具体的，温度敏感区包含温度敏感材料，温度敏感材料包含主体材料与增塑材料。其中，温度敏感材料用于感受温度变化并进而发生形态变化；可选的，温度敏感材料包含主体材料与增塑材料。主体材料与增塑材料混合后，形成对温度敏感的材料，当温度升高至阈值以上时，温度敏感材料发生软化、流动，导致正极片和负极片在局部地区形成接触，即造成正、负极的微短路，从而改善过充安全。具体的，主体材料选自橡胶类聚合物、热塑性弹性体、树脂类聚合物中的至少一种；具体的，橡胶类聚合物优选丁苯橡胶(SBR)、丁腈橡胶(NBR)、氯化丁腈橡胶(HNBR)、顺丁橡胶(BR)、氯丁橡胶(CR)、丁基橡胶(IIR)、异戊橡胶(IR)、丙烯酸酯橡胶(ACM)、氟橡胶(FPM)、三元乙丙橡胶(EPDM)、乙丙橡胶(EPR)、氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)、热塑性硫化橡胶(TPV)、聚酯橡胶(TPEE)中的至少一种。具体的，热塑性弹性体优选苯乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、加氢苯乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、加氢乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)中的至少一种。具体的，树脂类聚合物优选聚乙烯-烯烃共聚物(POE)、聚氨酯(TPU)、硅胶(SI)、聚苯乙烯(PS)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚氟乙烯(PVF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚六氟丙烯(PHFP)、聚全氟乙丙烯(PFEP)、聚六氟丙烯(PHFP)、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(PVDF-HFP)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚丁烯(PB)、聚异丁烯(PIB)、聚异戊二烯(PIP)、聚苯醚(PPE)、聚氯乙烯(PVC)和乙烯醋酸乙烯酯(EVA)中的至少一种。可选的，增塑材料选自聚合度为1～500的树脂。进一步优选的，增塑材料选自萜烯树脂、石油树脂、松香、古马路树脂和改性松香中的至少一种；石油树脂优选为脂环族石油树脂；改性松香优选为氢化松香酯、氢化松香、聚合松香和松香甘油酯中的至少一种。可选的，主体材料与增塑材料的质量比为10～95：5～90。如果主体材料的含量过高，则混合材料软化点高，导致温度敏感区的阈值过高，不能起到作用，如果主体材料的含量过低，则混合材料软化点低，在正常电池使用过程中可能会引起材料变化，造成微短路，影响使用。进一步可选的，主体材料与增塑材料的质量比为25～80：20～75。进一步可选的，主体材料与增塑材料的质量比为30～70：30～70。可选的，温度敏感区的材料还包含填料，填料用于增加温度敏感区的强度。填料可选自不导电的有机物颗粒或无机物颗粒，颗粒的中值粒径为5nm～1000nm。具体的，所述无机物颗粒选自碳酸盐颗粒、硅酸盐颗粒、硫酸盐颗粒、氧化物颗粒、氢氧化物颗粒以及含有所述无机物的天然矿物中的至少一种。其中，碳酸盐颗粒优选含有碱金属碳酸盐、碱土金属碳酸盐、过渡金属碳酸盐中的至少一种的颗粒；更优选的，碳酸盐颗粒选自含有碳酸钙、碳酸镁、碳酸钠、碳酸氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隔离膜，其特征在于，所述隔离膜包括隔离区和温度敏感区，所述敏感区至少与所述隔离区的一个边相连接；所述隔离区用于隔离正极片和负极片，所述温度敏感区用于在电芯的温度升至阈值后形成微短路；所述温度敏感区包含温度敏感材料，所述温度敏感材料包含主体材料与增塑材料。

【技术特征摘要】
1.一种隔离膜，其特征在于，所述隔离膜包括隔离区和温度敏感区，所述敏感区至少与所述隔离区的一个边相连接；所述隔离区用于隔离正极片和负极片，所述温度敏感区用于在电芯的温度升至阈值后形成微短路；所述温度敏感区包含温度敏感材料，所述温度敏感材料包含主体材料与增塑材料。2.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，所述主体材料选自橡胶类聚合物、热塑性弹性体、树脂类聚合物中的至少一种；所述橡胶类聚合物优选丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯化丁腈橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、异戊橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶、三元乙丙橡胶、乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、热塑性硫化橡胶、聚酯橡胶中的至少一种；所述热塑性弹性体优选苯乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、加氢苯乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、加氢乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种；所述树脂类聚合物优选聚乙烯-烯烃共聚物、聚氨酯、硅胶、聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚六氟丙烯、聚全氟乙丙烯、聚六氟丙烯、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚丁烯、聚异丁烯、聚异戊二烯、聚苯醚、聚氯乙烯和乙烯醋酸乙烯酯中的至少一种。3.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，所述增塑材料选自聚合度为1～500的树脂；优选的，所述增塑材料选自萜烯树脂、石油树脂、松香、古马路树脂和改性松香中的至少一种；所述石油树脂优选为脂环族石油树脂；所述改性松香优选为氢化松香酯、氢化松香、聚合松香和松香甘油酯中的至少一种。4.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，所述主体材料与所述增塑材料的质量比为10～95：5～90；优选为25～80：20～75；进一步...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟泽，戴璐，黄婷，魏奕民，柳娜，梁成都，
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