隔离膜及锂离子二次电池的制作方法

文档序号:9689587阅读:655来源:国知局
隔离膜及锂离子二次电池的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电池技术领域,尤其涉及一种隔离膜及锂离子二次电池。
【背景技术】
[0002] 锂离子二次电池自商业化以来,由于其具有能量密度高、工作电压高、无记忆效 应、循环寿命长、对环境无污染等诸多优点而被广泛用作各种移动设备的电源,从而迅速进 入了大规模的实用阶段。
[0003] 随着各种便携式电子设备的多功能化和精细化,对锂离子二次电池的能量密度提 出了更高的要求,而锂离子二次电池的能量密度的提高对其安全性能提出了更高的要求。 当锂离子二次电池在使用过程中受到撞击、穿钉、侧面挤压等滥用时,正极片和负极片会发 生短路从而大量放热,当热量积累到一定程度后,锂离子二次电池就存在燃烧爆炸的风险。
[0004] 有鉴于此,确有必要提供一种具有良好安全性能的锂离子二次电池。

【发明内容】

[0005] 鉴于【背景技术】中存在的问题,本发明的目的在于提供一种隔离膜及锂离子二次电 池,其能有效提高锂离子二次电池受到撞击、穿钉、侧面挤压等滥用后的通过率,进而增加 锂离子二次电池的安全性能,且尤其适用于高容量电池和高能量密度电池中。
[0006] 为了实现上述目的,在本发明的第一方面,本发明提供了一种隔离膜,所述隔离膜 横向方向(TD)的断裂延伸率与所述隔离膜横向方向(TD)的机械强度的比值为1~60 ;所 述隔离膜横向方向(TD)的断裂延伸率为150%~900%;所述隔离膜横向方向(TD)的机械 强度为l〇kgf/cm2~500kgf/cm2。
[0007] 在本发明的第二方面,本发明提供了一种锂离子二次电池,其包括:正极片;负极 片;隔离膜,间隔于正极片和负极片之间;以及电解液。其中,所述隔离膜为根据本发明第 一方面的隔离膜。
[0008] 本发明的有益效果如下:
[0009] 1.本发明的隔离膜横向方向(TD)的断裂延伸率高而机械强度低,因此当应用所 述隔离膜的锂离子二次电池受到撞击、穿钉、侧面挤压等滥用时,本发明的隔离膜能迅速延 伸展开,因此可防止因隔离膜的脆性撕裂引起的正负极片的直接接触,进而有利于保护锂 离子二次电池;
[0010] 2.由于本发明所采用的保护措施不涉及锂离子二次电池的正极片、负极片以及电 解液,因此不会对锂离子二次电池的电化学性能产生大的影响,因此本发明的技术方案尤 其适用于高容量电池和高能量密度电池中。
【具体实施方式】
[0011] 下面详细说明根据本发明的隔离膜及锂离子二次电池以及实施例、对比例及测试 结果。
[0012] 首先说明根据本发明第一方面的隔离膜。
[0013] 根据本发明第一方面的隔离膜,所述隔离膜横向方向(TD)的断裂延伸率与所述 隔离膜横向方向(TD)的机械强度的比值为1~60;所述隔离膜横向方向(TD)的断裂延伸 率为150%~900%;所述隔离膜横向方向(TD)的机械强度为lOkgf/cm2~500kgf/cm2。
[0014] 在根据本发明第一方面所述的隔离膜中,所述隔离膜横向方向(TD)的断裂延伸 率与所述隔离膜横向方向(TD)的机械强度的比值的计算仅涉及数值的计算。举例来说,所 述隔离膜横向方向(TD)的断裂延伸率为200%,所述隔离膜横向方向(TD)的机械强度为 200kgf/cm2,则所述隔离膜横向方向(TD)的断裂延伸率与所述隔离膜横向方向(TD)的机 械强度的比值为1。
[0015] 在根据本发明第一方面所述的隔离膜中,所述隔离膜横向方向(TD)的断裂延伸 率高而机械强度低,因此当应用所述隔离膜的锂离子二次电池受到撞击、穿钉、侧面挤压等 滥用时,本发明的隔离膜能迅速延伸展开,因此可防止因隔离膜的脆性撕裂引起的正负极 片的直接接触,进而有利于保护锂离子二次电池。此外,由于本发明所采用的保护措施不涉 及锂离子二次电池的正极片、负极片以及电解液,因此不会对锂离子二次电池的电化学性 能产生大的影响,因此本发明的技术方案尤其适用于高容量电池和高能量密度电池中。
[0016] 在根据本发明第一方面所述的隔离膜中,所述隔离膜横向方向(TD)的断裂延伸 率与机械强度的比值可为4~35;所述隔离膜横向方向(TD)的断裂延伸率可为250%~ 600%;所述隔离膜横向方向(TD)的机械强度可为10kgf/cm2~200kgf/cm2。在上述参数 下,隔离膜的断裂延伸率和机械强度更优,其在受到较小的力的作用下就可迅速延伸展开。
[0017] 在根据本发明第一方面所述的隔离膜中,所述隔离膜纵向方向(MD)的机械强度 与所述隔离膜纵向方向(MD)的断裂延伸率的比值可为1~18;所述隔离膜纵向方向(MD) 的断裂延伸率可为55%~600%;所述隔离膜纵向方向(MD)的机械强度可为600kgf/cm2~ 3000kgf/cm2。
[0018] 在根据本发明第一方面所述的隔离膜中,优选地,所述隔离膜纵向方向(MD)的机 械强度与所述隔离膜纵向方向(MD)的断裂延伸率的比值可为1.6~8;所述隔离膜纵向 方向(MD)的断裂延伸率可为200%~500%;所述隔离膜纵向方向(MD)的机械强度可为 800kgf/cm2 ~2000kgf/cm2。
[0019] 在根据本发明第一方面所述的隔离膜中,所述隔离膜纵向方向(MD)的机械强度 与所述隔离膜纵向方向(MD)的断裂延伸率的比值的计算仅涉及数值的计算。举例来说,所 述隔离膜纵向方向(MD)的断裂延伸率为500%,所述隔离膜纵向方向(MD)的机械强度为 800kgf/cm2,则所述隔离膜纵向方向(MD)的机械强度与所述隔离膜纵向方向(MD)的断裂 延伸率的比值为1.6。
[0020] 在根据本发明第一方面所述的隔离膜中,所述隔离膜可选自聚烯烃、聚酰亚胺、聚 氨酯、聚异氰酸酯中的至少一种。
[0021] 在根据本发明第一方面所述的隔离膜中,所述聚烯烃可选自聚丙烯(PP)、聚乙烯 (PE)中的至少一种。
[0022] 在根据本发明第一方面所述的隔离膜中,所述隔离膜还可包括增韧剂。
[0023] 在根据本发明第一方面所述的隔离膜中,所述增韧剂可选自乙丙橡胶。
[0024] 在根据本发明第一方面所述的隔离膜中,所述隔离膜的表面可涂布有无机颗粒涂 层和/或有机颗粒涂层,以使隔离膜具有更强的耐热性和抗穿刺性。
[0025] 在根据本发明第一方面所述的隔离膜中,所述无机颗粒涂层中的无机颗粒可选自 氧化错、二氧化娃、二氧化钛、二氧化铺、碳酸妈、氧化妈、氧化锌、氧化镁、钛酸铺、钛酸?丐、 钛酸钡、磷酸锂、磷酸钛锂、磷酸钛铝锂、氮化锂、钛酸镧锂中的至少一种;所述有机颗粒涂 层中的有机颗粒可选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈、聚酰亚胺、丙 烯腈-丁二烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、 聚丙烯酸乙酯、丙烯酸-苯乙烯共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠中 的至少一种。
[0026] 其次说明根据本发明第二方面的锂离子二次电池。
[0027] 根据本发明第二方面的锂离子二次电池,包括:正极片;负极片;隔离膜,间隔于 正极片和负极片之间;以及电解液。其中,所述隔离膜为根据本发明第一方面的隔离膜。
[0028] 接下来说明根据本发明的隔离膜及锂离子二次电池的实施例和对比例。
[0029] 实施例1
[0030] 1.锂离子二次电池的负极片的制备
[0031] 将溶剂去离子水和增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)加入到搅拌研磨机中,使其在真 空状态下溶解完全,得到水性高分子溶液;再将导电剂导电炭黑加入到已经溶解好的水性 高分子溶液中,快速搅拌研磨至细度为5μm以下;之后再加入负极活性物质人造石墨,并 在真空条件下缓慢搅拌均匀;之后再加入粘结剂丁苯乳胶,并在真空条件缓慢搅拌均匀; 之后用150目不锈钢筛网过滤即制得负极浆料,其中,负极浆料的固体含量为67%;随后将 负极浆料均匀涂布在厚度为8μm的集流体铜箔的两面,干燥后得到负极膜片,再用辊压机 压实,最后裁片、焊接极耳,即得到锂离子二次电池的负极片。其中,负极活性物质、导电剂、 粘结剂、增稠剂的质量比为94. 5:1. 5:2:2。
[0032] 2.锂离子二次电池的正极片的制备
[0033] 将溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)和粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)加入到搅拌研磨机 中,使其在真空状态下溶解完全,得到油性PVDF溶液;再将导电剂导电炭黑加入到已经溶 解好的油性PVDF溶液中,快速搅拌研磨至细度为5μm以下;之后再加入正极活性物质钴酸 锂(LiC〇02),并在真空条件下搅拌均匀;之后用200目不锈钢筛网过滤即制得正极浆料,其 中,正极浆料的固体含量为41% ;随后将正极浆料均匀涂布在厚度为12μm的集流体铝箔 的两面,再用辊压机将压实,最后裁片、焊接极耳,即得到锂离子二次电池的正极片。其中, 正极活性物质、粘结剂、导电剂的质量比为92:4:4。
[0034] 3.锂离子二次电池的电解液的配制
[0035]将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)和碳酸二甲酯(DMC)按体积比3:3:4配制成 非水有机溶剂,然后加入六氟磷酸锂(LiPF6)作为锂盐,并使LiPF6的浓度为1M,
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