本发明专利技术涉及锂电池技术领域，公开了一种高安全性能的锂电池隔膜，包括两聚烯烃膜层和设置在两聚烯烃膜层之间的铜金属层，铜金属层的厚度小于单聚烯烃膜层，铜金属层通过物理沉积法沉积在其中一个聚烯烃膜层上，通过铜金属层的快速散热和良好的导电能力，能够将电池内部产生的热量和轻微短路电流及时分散释放，避免电池内部发生热失控，提高了锂电池的安全性能和循环性能，由此制备的磷酸铁锂电池能更好的满足通信基站的使用需求。满足通信基站的使用需求。
【技术实现步骤摘要】
一种高安全性能的锂电池隔膜和通信基站用的磷酸铁锂电池
[0001]本专利技术涉及锂电池
，具体涉及一种高安全性能的锂电池隔膜和通信基站用的磷酸铁锂电池。
技术介绍
[0002]国内通信基站数量在2021年已经达到996万个，仍保持高速增加趋势，需要使用大量的储能电池提供能源供应。通信基站的主要作用是信号传递，当基站因电池性能故障如发生起火等导致信号中断时将带来严重的损失，如果此基站传递的信号为军工、银行信息或公安系统服务时，每秒将面临千万级别的巨额赔偿及重要信息丢失，所以通信基站对储能电池安全性能、循环性能要求特别高，常规日历寿命≥10年以上，循环次数≥4500次。
[0003]基于安全性能考虑，通信基站使用的储能电池主要是铅酸电池。但铅酸电池存在使用寿命短、性能低、含有大量重金属铅等缺点，废弃后若处理不当将对环境造成二次污染。自2015年起，中国铁塔公司开始采用梯次锂离子电池或储能用锂电池替代铅酸电池，并在2018年完全停止采购铅酸电池，为锂电池市场带来近百亿级别的市场容量。
[0004]锂离子电池具有较高的能量密度、循环寿命长和无记忆效应等优点，被应用在新能源汽车、储能设备等领域。但锂离子电池的活性整体比铅酸电池高，因此安全性能大不如铅酸电池，更容易发生起火、爆炸等安全事故。锂电池的安全事故主要是由电池内部短路引发的热失控导致的。隔膜是锂离子电池的关键组件之一，直接影响电池的容量、安全性能和循环性能。常见的电池内部短路即由锂枝晶刺破隔膜引起，短路后电池的化学能迅速转化成热能，无法快速释放到电芯表面，导致电芯内部能量积压过多，发生起火甚至爆炸。而且常见的隔膜主要是聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃隔膜，也存在热稳定性不好、耐电压性能和电池循环性能差等缺点，影响了锂电池的性能。中国专利CN201710074882.X公开了一种锂离子电池，在其隔膜的两侧分别设置了化学性质稳定的耐热涂层，这样发生轻微短路时，短路接触点为耐热涂层，可以在一定范围内避免热失控现象发生。但是当热效应超出耐热涂层的承受范围时，将不可避免的发生热失控。
[0005]基于上述原因，目前的锂电池尚不能完全满足通信基站的安全使用要求。
技术实现思路
[0006]针对当前锂电池隔膜热稳定性不好，在被刺破短路后容易发生热失控的问题，本专利技术的目的在于提供一种高安全性能的锂电池隔膜，能够迅速的散热和分散电流，保护电芯，提高锂电池的安全性能，满足锂电池在通信基站上的应用。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供一种通信基站用的磷酸铁锂电池，具有更高的安全性能，适用于通信基站。
[0008]本专利技术提供如下的技术方案：一种高安全性能的锂电池隔膜，包括两聚烯烃膜层和设置在两聚烯烃膜层之间的铜金属层，铜金属层的厚度小于单聚烯烃膜层，铜金属层通过物理沉积法沉积在其中一个
聚烯烃膜层上。
[0009]本专利技术的锂电池隔膜包括常规的聚烯烃膜层，该聚烯烃膜层可以为聚乙烯膜、聚丙烯膜等，优选的单层厚度为3～5μm，在其中一个聚烯烃膜层的表面通过物理沉积法沉积铜金属层，铜金属层的厚度小于单聚烯烃膜层，优选为1～2μm。物理沉积方法可选择比较常见的磁控溅射法、真空镀膜法或离子镀膜法等，能够实现单面沉积。铜金属层具有更高的强度，更重要的是导热性能和导电性能优异。当锂电池电芯内出现的轻微内短路或穿刺时，刺破隔膜层后，由于铜金属层可以瞬间把短路电流及热量散发，以此起到保护电芯的作用，避免电芯热失控而爆炸，提高了电芯的安全性能。
[0010]作为本专利技术的优选，铜金属层包括2n+1个子层，n为自然数，当n≥1时，从两侧至中间的子层的厚度逐渐增大，且形成子层的铜沉积速率逐渐增大。将铜金属层设成奇数个子层，并且控制中间子层厚度最大、铜沉积速率最大，使得铜金属层在卷绕隔膜时产生的弯曲应力由两侧向中间梯度增大，这样一方面使得两侧的弯曲应力更小，不容易出现破裂或者从膜层上脱落，另一方面中间的弯曲应力可以向外侧进行缓冲释放，提高了铜金属层的稳定性。即使中间层因应力过大导致出现轻微裂缝也不会影响表面的状态。
[0011]作为本专利技术的优选，n为1或2。子层数量设置过多将增加沉积难度，比较实用的层数为3层或5层，更优选为3层。
[0012]作为本专利技术的优选，所述物理沉积法为磁控溅射法，磁控溅射过程如下：以铜为靶材，将聚烯烃膜置于磁控溅射舱室，聚烯烃膜与靶材的距离为60～100mm，抽真空至5
×
10
‑4Pa～8
×
10
‑4Pa，然后通入溅射气氛，进气速率为20～40mL/min，调节溅射工作气压为0.5～2.0Pa、溅射功率为20～80W，电压为100～300V。磁控溅射可在低温下实现，对聚烯烃膜层较为友好。通过控制溅射功率、靶材和基材距离、工作气压、时间等可以调控铜原子的沉积速率、磁控溅射层的厚度，在上述工作条件下，获得1～2μm的铜金属层的溅射时间为5～40min。
[0013]作为本专利技术的优选，溅射气氛为氩气。
[0014]作为本专利技术的优选，所述铜金属层和聚烯烃膜层之间还设有缓冲涂层，缓冲涂层涂覆在聚烯烃膜层的表面，包括如下重量份的组分制成：二甲基(硅氧烷与聚硅氧烷)和苯基倍半硅氧烷的聚合物10～20份、正硅酸异丙酯3～8份、四(2
‑
甲氧基乙氧基)硅烷2～5份、钛酸四丁酯0.5～1份和稀释剂80～100份。
[0015]缓冲膜层为硅树脂膜层，不仅能增加铜金属层在聚烯烃膜层上的粘结力，更重要的是，硅树脂层的良好柔韧性和弹性可以赋予铜金属层的弯曲柔韧度，铜金属层更易卷绕弯曲。
[0016]作为本专利技术的优选，所述稀释剂为正己烷或石油醚。
[0017]作为本专利技术的优选，两聚烯烃膜层的外侧面依次设有陶瓷涂层和聚偏氟乙烯涂层。
[0018]陶瓷涂层和聚偏氟乙烯涂层可以通过滚涂的方式涂覆，陶瓷涂层厚度为0.7～1μm，以保证隔膜的热稳定性及力学能力，聚偏氟乙烯涂层的涂覆厚度为1～2μm，聚偏氟乙烯的涂层可以有效的保证隔膜与极片之间的粘结能力，为电池长期循环提供反弹的空间及应力释放。
[0019]一种包含上述锂电池隔膜的磷酸铁锂电池。磷酸铁锂电池在寿命上极具优势，可
以满足市场对电池10年寿命(日历)需求，在此基础上通过使用上述锂电池隔膜，使得本专利技术的磷酸铁锂电池具有更高的安全性能和循环性能，从而使其能够满足通信基站的使用需求。
[0020]作为本专利技术的优选，所述磷酸铁锂电池的外壳表面涂覆气溶胶层；气溶胶层厚度为0.2～0.3mm，其中气溶胶层为一种固态灭火剂，其成为主要为N2、少量CO2、和金属盐固态微粒，为市场常规的产品。电池电芯内部发生热失控时，气溶胶层可有效阻止电芯热扩散。
[0021]本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供的锂电池隔膜通过铜金属层的快速散热和良好的导电能力，能够将电池内部产生的热量和轻微短路电流及时分散释放，避免电池内部发生热失控，提高了锂电池的安全性能和循环性能，由此制备的磷酸铁锂电池能够更好的满本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高安全性能的锂电池隔膜，其特征在于，包括两聚烯烃膜层和设置在两聚烯烃膜层之间的铜金属层，铜金属层的厚度小于单聚烯烃膜层，铜金属层通过物理沉积法沉积在其中一个聚烯烃膜层上。2.根据权利要求1所述的锂电池隔膜，其特征在于，铜金属层包括2n+1个子层，n为自然数，当n≥1时，从两侧至中间的子层的厚度逐渐增大，且形成子层的铜沉积速率逐渐增大。3.根据权利要求2所述的锂电池隔膜，其特征在于，n为1或2。4.根据权利要求1或2或3所述的锂电池隔膜，其特征在于，所述物理沉积法为磁控溅射法，磁控溅射过程如下：以铜为靶材，将聚烯烃膜置于磁控溅射舱室，聚烯烃膜与靶材的距离为60～100mm，抽真空至5
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‑4Pa，然后通入溅射气氛，调节溅射工作气压为0.5～2.0Pa、溅射功率为20～80 W...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡海龙，刘祥哲，聂慧丽，马永岗，
申请(专利权)人：岳阳耀宁新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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