高安全性能的隔膜、电池电芯及提高电池安全性能的方法技术

本发明专利技术涉及电池技术领域，尤其涉及一种高安全性能的隔膜、电池电芯及提高电池安全性能的方法，包括：基膜；功能性涂层，功能性涂层设置在基膜的一侧或两侧，功能性涂层中包括粘结性颗粒，粘结性颗粒为核壳结构，粘结性颗粒的核材包括石蜡、微晶蜡或PE蜡，壳材包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、乙烯、氯苯乙烯、氟苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯腈和甲基丙烯腈的均聚物或共聚物中的至少一种。本发明专利技术的高安全性能的隔膜、电池电芯及提高电池安全性能的方法，能够保证隔膜和极片之间稳定的粘结性能，且有效提高电池的安全性能。且有效提高电池的安全性能。且有效提高电池的安全性能。

Diaphragm with high safety performance, battery cell and methods to improve battery safety performance

【技术实现步骤摘要】
高安全性能的隔膜、电池电芯及提高电池安全性能的方法


[0001]本专利技术涉及电池
，尤其涉及一种高安全性能的隔膜、电池电芯及提高电池安全性能的方法。

技术介绍

[0002]现有电池隔膜一般会涂覆陶瓷涂层，然而陶瓷涂覆后的隔膜和极片基本无粘接力，电池在充电及放电期间，正电极及负电极会反复收缩及膨胀，导致电池隔膜和极片分离，引发电池性能及安全性等问题。
[0003]针对传统隔膜的缺陷，研究者们通过在陶瓷涂覆层上涂胶使隔膜和极片具有一定的粘接力，从而提高电池的性能，但工艺复杂且生产成本高。此外，研究者们还开发了有机
‑
无机（陶瓷）混合涂覆复合隔膜，来满足隔膜耐热性、粘接力和低成本的要求，但此类隔膜相较于全陶瓷涂覆隔膜的热收缩性能不佳。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种高安全性能的隔膜，能够保证隔膜和极片之间稳定的粘结性能，且有效提高电池的安全性能，包括：基膜；功能性涂层，所述功能性涂层设置在基膜的一侧或两侧，所述功能性涂层中包括粘结性颗粒，所述粘结性颗粒为核壳结构。
[0005]进一步地，为了增加隔膜的耐热性，所述功能性涂层中还包括若干陶瓷粒子。
[0006]可选地，为了增加隔膜的耐热性，所述基膜和所述功能性涂层之间还设置有无机粒子层，所述无机粒子层中包括陶瓷粒子。
[0007]进一步地，所述粘结性颗粒的核材包括石蜡、微晶蜡或PE蜡，所述壳材包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、乙烯、氯苯乙烯、氟苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯腈和甲基丙烯腈的均聚物或共聚物中的至少一种。
[0008]进一步地，为了增加隔膜和极片之间的粘结性，所述粘结性颗粒均布在所述功能性涂层中。
[0009]进一步地，所述石蜡、微晶蜡或PE蜡的熔点范围在50
‑
115℃，设置石蜡、微晶蜡或PE蜡的熔点在50
‑
115℃的范围内，能够保证石蜡或微晶蜡易于压扁，且石蜡、微晶蜡或PE蜡具有较低的溶胀特性，压扁后不易回弹，设置壳材的熔点范围在120
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140℃，当电池短路时，电池内部温度急剧上升，当超过壳材熔点120℃时，已被熔化的核材被释放，进入基膜孔隙中，阻止锂离子通过，具有热关断的功能。
[0010]进一步地，所述粘结性颗粒的粒径D50为0.5
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10μm，通过设置粒径D50在此范围内，便于形成稳定的壳结构，能够有效的核材进行包覆，且在热压过程中，易于被压扁，在增大粘结力的同时降低了隔膜的厚度。
[0011]进一步地，所述壳材质量占所述粘结性颗粒质量的10%
‑
60%。设置壳材的质量占粘
结性颗粒质量的10%
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60%，壳材包覆效果最佳，若壳材占比过少，会造成包覆困难，若壳材占比较高，将会导致包覆量过高，当电池在超高温运行下，壳材包覆量过高会导致核材无法释放，核材不能有效地进入基膜孔中阻碍锂离子的运行，进而不具备热关断功能。
[0012]本专利技术提供一种电池电芯，包括上述的高安全性能的隔膜，所述功能性涂层中设置有压扁颗粒，所述压扁颗粒由所述粘结性颗粒压扁而成；还包括：极片，所述极片通过压扁颗粒层叠粘合在所述功能性涂层上。本专利技术的电池电芯，隔膜和极片的粘结性好，且使用在电池中具有热关断效果，保证电池使用的安全性。
[0013]本专利技术还一种提高电池安全性能的方法，采用上述的高安全性能的隔膜，包括以下步骤：步骤S1：将所述隔膜和极片进行热压，所述隔膜上的粘结性颗粒被压扁，其中，壳材被压扁，壳材和所述极片的接触面积增大，使得隔膜和极片之间具有较好的粘结力，核材石蜡、微晶蜡或PE蜡被压扁，由于核材具有极低的溶胀特性，在压扁后，核材不易反弹，使得隔膜和极片持续保持较好的粘结力；步骤S2：当电池短路时，电池内温度急剧升高，超过壳材熔点，壳材熔化，使得熔化的核材被释放出来，熔化的核材进入基膜孔隙中，阻止锂离子通过，使得隔膜具有热关断的安全性能。
[0014]本专利技术的有益效果是，本专利技术的高安全性能的隔膜、电池电芯及提高电池安全性能的方法，电池在充放电期间，电极反复收缩膨胀，电池隔膜和极片能够持续保持较好的粘结力，不易分离，且电池在短路状态，电池内温度急剧升高，达到壳材熔化温度，核材会被释放进入到基膜中，阻断锂离子的运行，避免电池继续升温进而引发爆炸的情况，有效提高电池的安全性能。
附图说明
[0015]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0016]图1是本专利技术的第一实施例的电池电芯结构示意图；图2是本专利技术的第二实施例的电池电芯结构示意图；图3是本专利技术的高安全性能的隔膜中的核壳结构示意图；图4是本专利技术的提高电池安全性能的方法的结构示意图。
[0017]图中：10、基膜；20、无机粒子层；30、功能性涂层；31、粘结性颗粒；311、壳材；312、核材；40、极片。
具体实施方式
[0018]现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。
[0019]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0020]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0021]如图1所示，为本专利技术的第一实施例，一种高安全性能的隔膜，包括：基膜10、无机粒子层20以及功能性涂层30，无机粒子层20设置在基膜10和功能性涂层30之间，无机粒子层20为陶瓷颗粒，用以增加隔膜的耐热性能；功能性涂层30层叠固设在无机粒子层20上，功能性涂层30中包括粘结性颗粒，粘结性颗粒为核壳结构。在无机粒子层20上设置功能性涂层30，可以使隔膜具有更高的耐热性能，更高的保液能力。
[0022]如图3所示，粘结性颗粒均布在功能性涂层30中，粘结性颗粒的核材312包括石蜡、微晶蜡或PE蜡，壳材311包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高安全性能的隔膜，其特征在于，包括：基膜（10）；功能性涂层（30），所述功能性涂层（30）设置在基膜（10）的一侧或两侧，所述功能性涂层（30）中包括粘结性颗粒（31），所述粘结性颗粒（31）为核壳结构，所述粘结性颗粒（31）的核材（312）包括石蜡、微晶蜡或PE蜡，壳材（311）包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、乙烯、氯苯乙烯、氟苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯腈和甲基丙烯腈的均聚物或共聚物中的至少一种。2.如权利要求1所述的高安全性能的隔膜，其特征在于，所述功能性涂层（30）中还包括若干陶瓷粒子。3.如权利要求1所述的高安全性能的隔膜，其特征在于，所述基膜（10）和所述功能性涂层（30）之间还设置有无机粒子层（20），所述无机粒子层（20）中包括陶瓷粒子。4.如权利要求2或3所述的高安全性能的隔膜，其特征在于，所述粘结性颗粒（31）均布在所述功能性涂层（30）中。5.如权利要求2或3所述的高安全性能的隔膜，其特征在于，所述核材（312）的熔点范围在50
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115℃，所述壳材（311）的熔点范围在120
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140℃。6.如权利要求2或3所述的高安全性能的隔膜，其特征在于，所述粘结性颗粒（31）的粒径D50为0.5
‑
10μm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦性强，王晓明，张磊，陈伦，孙东岳，徐强，杨浩田，
申请(专利权)人：江苏卓高新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：