一种多层薄膜、集流体、极片和电池制造技术

本发明专利技术提供一种多层薄膜，含有至少一层的绝缘层和至少一层的导电层，且所述导电层的可剥离度为5％以下。本发明专利技术所述的多层薄膜具有耐热性、耐化学药品性好、在受到挤压、碰撞或穿刺等异常状况时，不易产生毛刺，且质轻，能够提高电池能量密度的效果。本发明专利技术还提供含有所述多层薄膜的集电体、极片和电池。

【技术实现步骤摘要】
一种多层薄膜、集流体、极片和电池
本专利技术属于高分子材料领域，涉及一种多层薄膜，及含有此多层薄膜的集流体、极片和电池。
技术介绍
锂离子电池由于其高能量密度、高输出功率、长循环寿命和环境友好等优点被广泛应用于电动汽车以及消费类电子产品中。然而锂离子电池在受到挤压、碰撞或穿刺等异常情况时很容易发生着火、爆炸，从而引起严重安全事故。因此锂离子电池的安全问题很大程度地限制了锂离子电池的应用发展。锂离子电池主要材料包括：正极、负极、隔膜、电解液。其中正极包括正极活性物质和承载正极活性物质的集流体，负极包括负极活性物质和承载负极活性物质的集流体。正极以及负极的活性物质是锂离子电池电量的来源，而集流体则用于收集电流并与外电路联接。锂离子电池充电时，锂离子从正极脱出穿过隔膜嵌入负极，同时电子通过正极集流体经由外电路到达负极集流体，从而进入负极活性物质与锂离子结合。放电时相反，锂离子从负极脱出穿过隔膜嵌入正极，同时电子通过负极集流体经由外电路到达正极集流体，从而进入正极活性物质与锂离子结合。现有技术普遍采用铝箔作为正极集流体，铜箔作为负极集流体。由于电动汽车以及消费类电子产品的不断更新发展，对于电动车的续航里程以及消费类电子产品的待机时间的要求不断提高，因此对锂离子电池能量密度的要求也越来越高。如果能够降低集流体的厚度及重量，对于提高锂离子电池的能量密度将有所帮助。此外，由于锂离子电池在受到挤压、碰撞或穿刺等异常状况时，传统金属箔集流体易产生毛刺，刺破正负极之间的隔膜，导致正负极接触短路，从而产生大量的热量，电池温度上升。随着电池温度的上升，电解液、隔膜、正负极可能会分解，产生连锁反应，最终有可能产生热爆走，引起严重的安全问题。因此，为了改善锂离子电池的安全性，避免集流体引发的电池短路危险，新型集流体的研究开发十分必要。CN200410085527.5公开了一种由含有金属层的聚合物膜形成的集流体，用于锂离子电池。此种集流体能够降低电池的重量，从而增加能量密度。但其使用熔点最低为80℃的聚合物膜，不利于当前高能量密度、高输出功率环境下的使用安全性。且聚合物膜和金属层之间的密着力不足，耐药品性不足，也会产生安全性问题。CN201820257473.3公开了一种集流体，包含绝缘层和导电层。使用聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯、以及聚酰胺等聚合物作为绝缘层，这些聚合物的耐药品性不足，和金属层之间的密着力不足，使用该集流体的电池在高能量密度、高输出功率环境下可能存在安全性问题，应用领域受到限制。聚苯硫醚是一种耐药品性、耐热性优异的工程塑料，其金属蒸镀薄膜常被用在薄膜电容器中。JP2002-319533公开了一种以聚苯硫醚为基材的薄膜电容器。CN200510137497.2公开了一种集流体，包含聚合物层和覆盖在聚合物层上的金属层。该集流体可以选用聚苯硫醚作为其聚合物层。但是聚苯硫醚同样存在和金属层之间的密着力不足的问题。为此，尚需要一种耐热性、耐化学药品性好、在受到挤压、碰撞或穿刺等异常状况时，不易产生毛刺，且质轻，能够提高电池能量密度的集流体。
技术实现思路
本专利技术提供一种多层薄膜，具有耐热性、耐化学药品性好、在受到挤压、碰撞或穿刺等异常状况时，不易产生毛刺，且质轻，能够提高电池能量密度的效果。具体而言，本专利技术提供一种多层薄膜，含有至少一层的绝缘层和至少一层的导电层，且所述导电层的可剥离度为5％以下。绝缘层由塑料薄膜组成，在本专利技术所述的多层薄膜中提供力学强度和耐热性。导电层包含导电性物质，在本专利技术所述的多层薄膜中提供导电性。绝缘层和导电层之间的密着力对于所述的多层薄膜的耐热性、耐化学药品性，以及在受到挤压、碰撞或穿刺等异常状况时，产生毛刺的难易程度有很大的影响。导电层和绝缘层之间的密着力可以用导电层的在某个确定的方式下的可剥离度来定量的表征。导电层的可剥离度越低，则导电层和绝缘层之间的密着性越好。当导电层的可剥离度为5％以下时，电池中的电解液等溶剂会受到导电层的阻挡，不易接触到绝缘层，提高了多层薄膜的耐药品性；且由于导电层对绝缘层的支持作用得到增强，多层薄膜的耐热性提高、力学强度增强；导电层不易脱离绝缘层形成毛刺。优选的，所述的导电层的可剥离度为1％以下。优选的，所述的多层薄膜中，导电层位于绝缘层的两侧；或两层含有单侧导电层的绝缘层相互贴合，导电层位于贴合后的两个外表面。所述的绝缘层可以含有任何高分子材料，但是考虑到提高多层薄膜的耐热性和耐药品性，所述的绝缘层优选含有聚酯、聚烯烃、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚、聚苯硫醚、聚醚醚酮或含氟聚合物中的一种或多种。进一步，所述的绝缘层的耐热温度为140℃以上。耐热温度越高，绝缘层以及多层薄膜的耐热性越好，电池的安全性越好。而且，在绝缘层上设置导电层时，以及在多层薄膜上设置活性物质时，绝缘层会受热。绝缘层的耐热温度大于140℃，上述加工时的热量难以对绝缘体的性能产生不利影响，也有利于电池安全性的提高。集电体在使用过程中，会接触电解液，以及电解液中微量的水。考虑到提高绝缘层耐药性，进一步优选所述的绝缘层在155℃饱和水蒸气中5天后断裂伸长率保持率为50％以上(耐水性)。考虑到提高电池的安全性，进一步优选所述的绝缘层是阻燃的。考虑到提高多层薄膜的耐热性，进一步优选所述的绝缘层在150℃的热收缩率小于2％，更优选小于1％。进一步，所述的绝缘层含有聚苯硫醚、聚醚醚酮或含氟聚合物中的一种或多种。进一步优选所述的绝缘层为双向拉伸聚苯硫醚薄膜薄膜。双向拉伸可以增强聚苯硫醚薄膜的耐热性、耐药性、耐水解性、力学强度，降低热收缩率，提高各性能的均匀性，且有利于提高同导电层的密着力，导电层不易产生毛刺，所以双向拉伸对于提高电池的安全性起到关键作用。所述的导电层可以含有具导电性的各类金属、碳材料，考虑到符合加工条件以及提高电池的性能，优选含有铝、铜、镍、钛、银或锆中的一种或多种。对于用于正极的多层薄膜，优选其导电层含有铝、钛、银、锆中的一种或多种。对于用于负极的多层薄膜，优选其导电层含有铜、镍、银、锆中的一种或多种。进一步的，优选所述的导电层表面具有规则多边形构成的花纹，规则多边形的边缘由凹槽形成，所述的凹槽的深度为所述导电层厚度的10％～50％，凹槽的宽度为1微米～30微米，且所述的规则多边形的边长为1mm～20mm。导电层形成的花纹结构增加了多层薄膜的表面粗糙度，从而增加了涂布于所述多层薄膜的电极活性物质与所述多层薄膜之间的密着力。进一步的，优选所述的规则多边形为等边三角形或等边六边形中的一种或两种，这样有利于构成较为稳定的结构，从而有利于提高涂布于所述多层薄膜的电极活性物质与所述多层薄膜之间的密着力。进一步的，优选所述的绝缘层的厚度是1微米～20微米。绝缘层的厚度越大，则使用该多层薄膜的电池的能量密度下降；绝缘层的厚度过低，则多层薄膜中的力学强度和耐热性不足。进一步的，优选所述的导电层的厚度是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层薄膜，其特征在于，含有至少一层的绝缘层和至少一层的导电层，且所述的导电层的可剥离度为5％以下。/n

【技术特征摘要】
1.一种多层薄膜，其特征在于，含有至少一层的绝缘层和至少一层的导电层，且所述的导电层的可剥离度为5％以下。


2.根据权利要求1所述的多层薄膜，其特征在于，所述的导电层的可剥离度为1％以下。


3.根据权利要求1所述的多层薄膜，其特征在于，所述的绝缘层的耐热温度为140℃以上。


4.根据权利要求3所述的多层薄膜，其特征在于，所述的绝缘层在155℃饱和水蒸气中5天后断裂伸长率保持率为50％以上。


5.根据权利要求3所述的多层薄膜，其特征在于，所述的绝缘层含有聚苯硫醚、聚醚醚酮或含氟聚合物中的一种或多种。


6.根据权利要求5所述的多层薄膜，其特征在于，所述的绝缘层是双向拉伸聚苯硫醚薄膜。


7.根据权利要求1所述的多层薄膜，其特征在于，所述的导电层含有铝、铜、镍、钛、银或锆中的一种或多种。


8.根据权利要求1所述的多层薄膜，其特征在于，所述的导电层表面具有规...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂宗彦，刘洋，郑淼，荒井崇，
申请(专利权)人：东丽先端材料研究开发中国有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31