一种隔膜、电芯及其制备方法和电池技术

本发明专利技术公开了一种隔膜、电芯及其制备方法和电池，隔膜包括基础膜，基础膜的边缘设置有缓冲层，缓冲层主要由溶胀电解液后依然具有弹性的聚合物制成，聚合物在电解液中的溶出率＜1％；隔膜中具有弹性的聚合物可抵消电芯在使用过程中不断膨胀收缩产生的应力，减少膨胀和抑制胀气从而提高了电芯的整体安全性能与寿命，有效提升电解液的利用率和储备量，可有效补偿在电芯长时间循环过程中消耗分解的电解液，对电芯的寿命有延长作用。对电芯的寿命有延长作用。

【技术实现步骤摘要】
一种隔膜、电芯及其制备方法和电池


[0001]本专利技术涉及电池
，具体涉及一种隔膜、电芯及其制备方法和电池。

技术介绍

[0002]今年来，新能源汽车产业化已逐步走上正轨，动力电池的性能要求愈发规范且严格，对于其性能的要求也逐步上升到一个新的阶段。但如今电芯材料的开发速度却愈发缓慢，在固态与半固体电芯迟迟不能量产的大环境下，电芯受限于材料的趋势越来越明显。在此背景下对于电芯的合理设计成为了提升电池性能的一大手段。
[0003]在电芯性能方面，循环性能为电芯最基础的性能指标，但对于长循环电池来说，95％以上引发电池失效的原因，都是源于电芯内部复杂的不可逆反应的积累，其中电解液的消耗，电芯的变形这两点是极为常见的失效方式。
[0004]电芯的微量变形尚可通过夹角、模组外构件来抑制，但是电解液的消耗和产气，长循环电芯在长时间膨胀收缩过程中积累的应力应变则是无法解决的，因为其每个循环引起的副反应几乎微不其微，以常用的宏观手段几乎是无法解决。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对常用的宏观手段无法解决长循环电芯在长时间膨胀收缩过程中积累的应力应变的问题，本专利技术提供了一种隔膜。
[0006]本专利技术的技术方案为：一种隔膜，包括基础膜，基础膜的边缘设置有缓冲层，缓冲层主要由溶胀电解液后依然具有弹性的聚合物制成，聚合物在电解液中的溶出率＜1％。
[0007]本专利技术的有益效果：1.将隔膜应用于电芯中时，隔膜中具有弹性的聚合物可抵消电芯在使用过程中不断膨胀收缩产生的应力，减少膨胀和抑制胀气从而提高了电芯的整体安全性能与寿命，有效提升电解液的利用率和储备量，可有效补偿在电芯长时间循环过程中消耗分解的电解液，对电芯的寿命有延长作用。
[0008]2.该隔膜中缓冲层的性能和基础膜的性能相互不影响，两者可以同时存在，仅仅只需要涂覆在现有的基础膜上，既不需要改变现有电芯结构也不需要深度挖掘正负极材料性能，现实难度较低，是一种可快速实现的技术。
[0009]本专利技术还公开了一种电芯，包括电芯主体，电芯主体外包覆有电解液，电芯主体包括依次连接的正极、所述的隔膜以及负。
[0010]本专利技术还公开了一种电芯的制备方法，包括以下步骤：
[0011]将正极、隔膜以及负极按顺序堆叠后置于壳体内注入电解液，静置；
[0012]置于45℃
‑
55℃下静置24
‑
48h后进行第一次冷压，0.3Mpa≤压力≤0.5Mpa，2min≤时间≤3min；
[0013]在105℃
‑
115℃下进行热压，0.3Mpa≤压力≤0.5Mpa，时间≥10min；
[0014]第二次冷压，0.1Mpa≤压力≤0.3Mpa，30s≤时间≤1min；
[0015]封装和定容。
[0016]本专利技术的有益效果：由于隔膜具有锁定电解液的作用，有效提升电解液的利用率和储备量，因此有效补偿在电芯长时间循环过程中消耗分解的电解液，对电芯的寿命有延长作用；本专利技术公开的电芯，可以存储更多的电解液，在长循环中不断补偿被消耗掉的电解液，保证电芯的安全性的同时，也延长了其寿命；本专利技术公开的电芯应用于电池中，也能够延长电池的使用寿命。
附图说明
[0017]图1为具体实施方式中电芯的爆炸结构示意图；
[0018]图2为具体实施方式中隔膜的结构示意图；
[0019]图3为具体实施方式中隔膜的结构示意图；
[0020]其中，1
‑
正极，2
‑
基础膜，3
‑
负极，4
‑
缓冲层，5
‑
支撑条。
[0021]图4为实施例1、2、5、对比实施例1、3以及4在68Ah下常温循环测试结果曲线图；
[0022]图5为实施例1、2、5、对比实施例1、3以及4在68Ah下45℃高温循环测试结果曲线图；
[0023]图6为实施例3、4、对比实施例2在78Ah下常温循环测试结果曲线图；
[0024]图7为实施例3、4、对比实施例2在78Ah下45℃高温循环测试结果曲线图。
具体实施方式
[0025]针对现有的常用的宏观手段无法解决长循环电芯在长时间膨胀收缩过程中积累的应力应变的问题，本专利技术提供了一种隔膜。
[0026]如图1
‑
3所示，一种隔膜，包括基础膜2，基础膜2的边缘设置有缓冲层4，缓冲层4主要由溶胀电解液后依然具有弹性的聚合物制成，聚合物在电解液中的溶出率＜1％。
[0027]本专利技术中，“溶出率”是指聚合物在电解液中溶解的量占聚合物总质量的百分比。
[0028]本专利技术中，基础膜与现有的隔膜相同，即均是采用陶瓷制备而成。
[0029]本专利技术中，缓冲层通过微凹辊涂布方式设置于基础膜的边缘上，微凹辊涂布方式采用的是将微凹辊作为聚合物蘸取工具，以印刷方式进行涂布，由于印刷方式已经是非常成熟的技术，因此此处不再详细赘述，可以借鉴专利《一种微凹辊间隙雕刻方案》所公开的印刷方式。
[0030]需要说明的是，缓冲层与基础膜的作用有明显差异，本专利技术中缓冲层主要有两个作用，一方面，在于消除电芯在运行过程中各类微应力带来的形变，主要表现在：在电芯循环过程中，可抵消电芯不断膨胀收缩产生的应力，减少膨胀和抑制胀气从而提高了电芯的整体安全性能与寿命，另一方面，具有锁定电解液的作用，有效提升电解液的利用率和储备量，可有效补偿在电芯长时间循环过程中消耗分解的电解液，对电芯的寿命有延长作用。
[0031]进一步地，所述聚合物包括聚偏氟乙烯均聚物、聚偏氟乙烯共聚物、聚氯乙烯、聚环氧乙烷以及聚甲基丙烯酸树脂中的至少一种，优选聚偏氟乙烯均聚物、聚偏氟乙烯共聚物以及聚甲基丙烯酸树脂中的一种；
[0032]所述聚合物的分子量≥20万；优选地，20万≤聚合物的分子量≤110万，更优选，40万≤聚合物的分子量≤60万。
[0033]进一步地，所述聚合物的固含量≥90％，优选地，聚合物的固含量≥95％。
[0034]进一步地，所述缓冲层的厚度≤4μm，优选地，2μm≤缓冲层的厚度≤4μm；所述缓冲层的
‑
宽度≥5mm，优选地，10mm≤缓冲层的宽度≤30mm。
[0035]进一步地，所述基础膜除边缘以外的位置上还设置有至少两条支撑条5，优选设置于所述基础膜的中心位置，所述支撑条由所述聚合物制备而成；对于基础膜的长度＜12mm时，可以不设置支撑条。
[0036]进一步地，任意两条所述支撑条之间的夹角为90
°
或180
°
。
[0037]进一步地，当192mm≤所述基础膜的长度≤390mm时，所有所述支撑条的总面积≥975mm2；当390mm＜所述基础膜的长度≤545mm时，所有所述支撑条的总面积≥3100mm2。
[0038]本专利技术还公开了一种电芯，包括电芯主体，电芯主体外包覆有电解液，电芯主体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隔膜，其特征在于，包括基础膜，基础膜的边缘设置有缓冲层，缓冲层主要由溶胀电解液后依然具有弹性的聚合物制成，聚合物在电解液中的溶出率＜1％。2.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述聚合物包括聚偏氟乙烯均聚物、聚偏氟乙烯共聚物、聚氯乙烯、聚环氧乙烷以及聚甲基丙烯酸树脂中的至少一种，所述聚合物的分子量≥20万；优选地，20万≤聚合物的分子量≤110万。3.根据权利要求1或2所述的隔膜，其特征在于，所述聚合物的固含量≥90％。4.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述缓冲层的厚度≤4μm且≥1μm，所述缓冲层的宽度≥5mm。5.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述基础膜除边缘以外的位置上还设置有至少两条支撑条。6.根据权利要求5所述的隔膜，其特征在于，任意两条所述支撑条之间的夹角为90
°
或180
°
；优选地，所述支撑条由所述聚合物制备而成。7.根据权利要求5或6所述的隔膜，其特征在于，当192mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪靖，
申请(专利权)人：华鼎国联四川动力电池有限公司，
类型：发明
国别省市：