一种隔膜及锂离子电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种隔膜及锂离子电池，所述隔膜包括：基膜、设于所述基膜的其中一侧表面的陶瓷耐热层、设于所述基膜的另一侧表面聚合物层、以及设于所述聚合物层外表面的导电层。该隔膜具有较好吸液性能和抗穿刺能力，且可有效缓解电池内短路带来的危害，提高锂离子电池的安全性能。电池的安全性能。电池的安全性能。

【技术实现步骤摘要】
一种隔膜及锂离子电池


[0001]本技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种隔膜和包含该隔膜的锂离子电池。

技术介绍

[0002]在锂离子电池中，隔膜是锂离子电池中的四大主要材料之一，其主要功能是保持正极和负极隔开防止短路，同时允许离子的快速转移。因此，隔膜的性能会直接影响电池的电性能和安全性能，目前锂离子电池隔膜的材料通常为聚烯烃类材料，其耐热性较差，当电池温度达到隔膜的熔断温度时，隔膜发生熔断，正负极就会直接接触而产生内短路。随着电池能量密度的提升，隔膜向轻薄化发展，往往会增加内短路的风险和危害程度，一旦内短路发生，就会导致电池内部材料的分解、释氧、燃烧等一系列热失控的反应。有些外部如针刺、加热等外部测试，也会直接引起电池内短路。
[0003]为了改善电池的安全性能，在多种抑制电池内短路的措施中，隔膜调控是一种很有效的策略。当内短路电流所带来的焦耳热将电芯加热到一定温度后，隔膜会发生闭孔，从而能够阻碍离子流的传输，缓解内短路的危害。采用聚烯烃隔膜作为隔膜基体，再设置一层氧化铝，二氧化硅等陶瓷层等，隔膜的耐热性会增加，但是这些隔膜往往只能推迟内短路的时间，而一旦内短路后期发生时，引起破坏性也会很严重。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本技术有必要提供一种隔膜及包含该隔膜的锂离子电池，本技术中的隔膜在基膜的一侧设有耐热层，在基膜的另一侧依次设有聚合物层和导电层，从而在具有较好吸液性能和抗穿刺能力的同时，有效缓解电池内短路带来的危害，提高锂离子电池的安全性能，以解决上述问题。
[0005]为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0006]本技术提供了一种隔膜，所述隔膜包括：
[0007]基膜；
[0008]陶瓷耐热层，所述陶瓷耐热层设于所述基膜的其中一侧表面；
[0009]聚合物层，所述聚合物层设于所述基膜的另一侧表面；
[0010]导电层，所述导电层设于所述聚合物层的外表面，且与所述基膜相背。
[0011]进一步的，所述基膜为PET膜或PI膜。
[0012]进一步的，所述基膜的厚度在12-20μm。
[0013]进一步的，所述陶瓷耐热层的材质为氧化铝、勃姆石、二氧化硅中的一种。
[0014]进一步的，所述陶瓷耐热层的厚度低于2μm。
[0015]进一步的，所述聚合物层为聚四氟乙烯六氟丙烯涂层。
[0016]进一步的，所述聚合物层的厚度低于6μm。
[0017]进一步的，所述导电层的材质为碳纳米管、石墨烯、炭黑、导电石墨中的两种以上
的混合。
[0018]进一步的，所述导电层的厚度低于2μm。
[0019]本技术还提供了一种锂离子电池，其包括正极片、负极片和电解液，其还包括如前述任一项所述的隔膜。
[0020]本技术中隔膜，在基膜的其中一侧表面设有陶瓷耐热层，从而在电池受热时产生较小的形变，有效降低因隔膜收缩形变引起的电池短路失效等风险，具有较好的吸液性能和抗穿刺能力，可有效阻碍负极表面锂枝晶的穿透，提高电池的安全性能；在基膜的另外一侧表面依次设有聚合物层和导电层，聚合物层可导通离子、吸液保液性能好、抗氧化性能好，同时设置的导电层在电池内部由内端短路现象发生时，通过导电层的短路电流会极大的降低，内短路能量释放的过程由剧烈转变为缓慢释放，从而缓解了电池内短路带来的危害，提高电池的安全性能。
附图说明
[0021]图1为本技术一较佳实施例中的隔膜结构示意图。
[0022]图中：10-基膜、20-陶瓷耐热层、30-聚合物层、40-导电层。
具体实施方式
[0023]为了便于理解本技术，下面将结合具体的实施例对本技术进行更全面的描述。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本技术的公开内容理解的更加透彻全面。
[0024]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。
[0025]如图1中所示的，本实施例中公开了一种隔膜，其包括基膜10，在基膜10的其中一侧表面上设有陶瓷耐热层20，在基膜10的另一层表面上设有聚合物层30，在聚合物层30的外表面设有导电层40，如图1中所示的，导电层40与基膜10相背。
[0026]具体的，基膜10可以是本领域已知的任何可用于锂离子电池的基体膜，可提及的实例包括但不限于PET膜或PI膜，本实施例中的基膜10为PET膜。进一步的，对基膜10的厚度没有特别的限定，只要能用于锂离子电池隔膜即可，优选的，基膜10的厚度在12-20μm为宜，如12μm、15μm、17μm、20μm等均可，本实施例中的基膜10厚度为12μm。
[0027]陶瓷耐热层20设于基膜10的其中一侧表面，陶瓷耐热层20与基膜10的连接方式可以是本领域中的常规方式，如涂覆，所述涂覆方式可采用本领域中的常规方式，具体可提及实例包括但不限于微凹涂覆、喷涂等，这里不再具体阐述。陶瓷耐热层20的材质可选择本领域中常规的陶瓷材料，如氧化铝、勃姆石、二氧化硅等。在本实施例中，陶瓷耐热层20的材质为氧化铝。进一步的，陶瓷耐热层20的厚度优选的低于2μm，如1μm、0.5μm等，这主要是由于基膜10优选为PET膜或PI膜，其均具有高耐热的特点，具有比聚烯烃隔膜熔点高出100度以上的耐热性能，将陶瓷耐热层20的厚度控制在低于2μm，可以适度调整降低涂覆隔膜的孔隙率和孔径分布，从而使得隔膜具有更佳的安全性能，因此陶瓷耐热层20的厚度低于2μm为宜，在本实施例中，陶瓷耐热层20的厚度为1μm。陶瓷耐热层20可在电池受热时产生较小的
形变，从而降低因隔膜收缩形变引起的电池短路失效等风险。
[0028]进一步的，聚合物层30设于基膜10的另一侧表面，聚合物层30与基膜10的连接方式与陶瓷耐热层20类似，这里不再具体阐述。在本实施例中，聚合物层30为聚四氟乙烯六氟丙烯涂层，可以理解的是，本领域常规用于锂离子电池隔膜的聚合物均可以用于本技术中。进一步的，聚合物层30的厚度优选的低于6μm，如1μm、3μm、4μm、5μm等，这是由于聚合物层30的材质具有一定的溶胀度，在电池注液后会有一定程度的形变，会吸收部分电解液，会稍许增加电池的内阻，降低离子电导率，但在适当厚度下，影响较小，如厚度在6μm以上，对电池内阻的影响会有较大程度的改变，因此，聚合物层30的厚度低于6μm为宜，本实施例中，聚合物层30的厚度为4μm。聚合物层30可导通离子，其可实现更加的电解液保液性能，缓冲电池形变产生的张力变化。
[0029]进一步的，导电层40设于聚合物层30的外表面，与基膜10相背，其连接方式同陶瓷耐热层20类似，这里不再具体阐述。导电层40主要指的是带有导电子的功能涂层，本领本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隔膜，其特征在于，所述隔膜包括：基膜；陶瓷耐热层，所述陶瓷耐热层设于所述基膜的其中一侧表面；聚合物层，所述聚合物层设于所述基膜的另一侧表面；导电层，所述导电层设于所述聚合物层的外表面，且与所述基膜相背。2.如权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述基膜为PET膜或PI膜。3.如权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述基膜的厚度在12-20μm。4.如权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述陶瓷耐热层的材质为氧化铝、勃姆石、二氧化硅中的一种。5.如权利要求1所述的隔膜，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈萌，杨茂萍，陈龙，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：新型
国别省市：