膜的断裂延伸率及机械强度测试
[0147] 对对比例1-2和实施例1-17的隔离膜进行拉力测试，每组各取20条隔离膜，其 中10条测试隔离膜横向方向（TD)的断裂延伸率及机械强度，另外10条测试隔离膜纵向方 向（MD)的断裂延伸率及机械强度。测试过程如下：先将隔离膜沿横向方向（TD)裁成宽为 14. 5mm、长为50mm的样品，采用高铁拉力机以50mm/min的恒定速率拉伸隔离膜，记录隔离 膜横向方向（TD)断裂时的拉伸长度以及机械强度，即可得到隔离膜横向方向（TD)的断裂 延伸率及机械强度；之后将隔离膜沿纵向方向（MD)裁成宽为14. 5mm、长为50mm的样品，采 用高铁拉力机以50mm/min的恒定速率拉伸隔离膜，记录隔离膜纵向方向（MD)断裂时的拉 伸长度以及机械强度，即可得到隔离膜纵向方向（MD)的断裂延伸率及机械强度。
[0148] (2)锂离子二次电池的撞击测试
[0149] 在25°C下，以0. 5C倍率恒流充电至4. 4V，之后恒压充电至0. 05C。采用UL1642测 试标准，重锤质量为9. 8kg、铁棒直径为15. 8mm、下落高度为61 ±2. 5cm，对对比例1-2和实 施例1-17的锂离子二次电池进行撞击测试，每组测试100个锂离子二次电池，计算锂离子 二次电池的撞击测试的通过率。
[0150] (3)锂离子二次电池的穿钉测试
[0151] 在25°C下，以0. 5C倍率恒流充电至4. 4V，之后恒压充电至0. 05C。对对比例1-2 和实施例1-17的锂离子二次电池进行穿钉测试，其中，穿钉速率为100mm/S，厚度2. 5mm，每 组测试100个锂离子二次电池，计算锂离子二次电池的穿钉测试的通过率。
[0152] (4)锂离子二次电池的侧面挤压测试
[0153] 在25°C下，以0. 5C倍率恒流充电至4. 4V，之后恒压充电至0. 05C。采用UL1642测 试标准，侧面挤压力为13kN。对对比例1-2和实施例1-17的锂离子二次电池进行侧面挤压 测试，每组测试100个锂离子二次电池，计算锂离子二次电池的侧面挤压测试的通过率。
[0154] 表1给出实施例1-17和对比例1-2的参数及性能测试结果。
[0155] 从表1中可以看出，本发明的实施例1-17的隔离膜横向方向（TD)的断裂延伸率 与隔离膜横向方向（TD)的机械强度的比值远高于对比例1-2,进而锂离子二次电池撞击测 试的通过率均较高。这是由于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，因此当锂离子二次电池受到撞击时，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。且随着隔 离膜横向方向（TD)的断裂延伸率与隔离膜横向方向（TD)的机械强度的比值增加，锂离子 二次电池撞击测试的通过率增加。且本发明在隔离膜的制备过程中加入了增韧剂乙丙橡 胶，其在一定程度上可以增加隔离膜的延展性，进而增加锂离子二次电池撞击测试的通过 率。
[0156] 当隔离膜纵向方向（MD)的机械强度与隔离膜纵向方向（MD)的断裂延伸率的比 值较低时（参照实施例12-16)，此时，当锂离子二次电池受到侧面挤压时，隔离膜纵向方向 (MD)优异的延展性会使其迅速延伸展开，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。
[0157] 当隔离膜横向方向（TD)的断裂延伸率与隔离膜横向方向（TD)的机械强度的比值 过高，相应地，隔离膜横向方向（TD)的机械强度较低（参照实施例6-9)，因此隔离膜的耐穿 刺能力会降低，不利于锂离子二次电池通过穿钉测试。但是当隔离膜横向方向（TD)及纵向 方向（MD)同时具有高的断裂延伸率时（参照实施例12、实施例14、实施例15)，即隔离膜横 向方向（TD)的断裂延伸率与隔离膜横向方向（TD)的机械强度的比值较高，同时隔离膜纵 向方向（MD)的机械强度与隔离膜纵向方向（MD)的断裂延伸率的比值较低，此时，当锂离子 二次电池受到钉子等针状异物冲击时，隔离膜纵向方向（MD)和横向方向（TD)优异的延展 性会阻止钉子等针状异物刺破隔离膜，并且隔离膜还可包裹住钉子的尖部，防止其接触正 负极片，进而有利于保护锂离子二次电池。当隔离膜横向方向（TD)及纵向方向（MD)同时 具有高的断裂延伸率时（参照实施例12、实施例14、实施例15)，即隔离膜横向方向（TD)的 断裂延伸率与隔离膜横向方向（TD)的机械强度的比值较高，同时隔离膜纵向方向（MD)的 机械强度与隔离膜纵向方向（MD)的断裂延伸率的比值较低时，锂离子二次电池撞击测试 和侧面挤压测试的通过率均会提高。
[0158] 从实施例4和实施例5的对比中还可以看出，实施例5在隔离膜的表面涂布一层 无机陶瓷颗粒涂层，可增加隔离膜的耐热性和耐穿刺性，因此锂离子二次电池穿钉测试的 通过率增加。
[0159] 综上所述，当本发明的隔离膜横向方向（TD)的断裂延伸率与隔离膜横向方向 (TD)的机械强度的比值较高时，有利于锂离子二次电池通过撞击测试。当本发明的隔离膜 纵向方向（MD)的机械强度与隔离膜纵向方向（MD)的断裂延伸率的比值较低时，有利于锂 离子二次电池通过侧面挤压测试。此外，若本发明的隔离膜横向方向（TD)的断裂延伸率与 隔离膜横向方向（TD)的机械强度的比值较高，同时隔离膜纵向方向（MD)的机械强度与隔 离膜纵向方向（MD)的断裂延伸率的比值还较低，锂离子二次电池撞击测试、穿钉测试以及 侧面挤压测试的通过率均较高。
[0160]
【主权项】
1. 一种隔离膜，其特征在于， 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10kgf/cm2~500kgf/cm2。2. 根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于， 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4~35 ; 所述隔离膜横向方向（TD)的断裂延伸率为250%~600% ; 所述隔离膜横向方向（TD)的机械强度为10kgf/cm2~200kgf/cm2。3. 根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于， 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1~18 ; 所述隔离膜纵向方向（MD)的断裂延伸率为55~600% ; 所述隔离膜纵向方向（MD)的机械强度为600kgf/cm2~3000kgf/cm2。4. 根据权利要求3所述的隔离膜，其特征在于， 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)的断裂延伸率的的 比值为1. 6~8 ; 所述隔离膜纵向方向（MD)的断裂延伸率为200%~500% ; 所述隔离膜纵向方向（MD)的机械强度为800kgf/cm2~2000kgf/cm2。5. 根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，所述隔离膜选自聚烯烃、聚酰亚胺、聚 氨酯、聚异氰酸酯中的至少一种。6. 根据权利要求5所述的隔离膜，其特征在于，所述聚烯烃选自聚丙烯（PP)、聚乙烯 (PE)中的至少一种。7. 根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，所述隔离膜还包括增韧剂。8. 根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，所述隔离膜的表面涂布有无机颗粒涂 层和/或有机颗粒涂层。9. 根据权利要求8所述的隔离膜，其特征在于， 所述无机颗粒涂层中的无机颗粒选自氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、碳酸钙、 氧化妈、氧化锌、氧化镁、钛酸铺、钛酸妈、钛酸钡、磷酸锂、磷酸钛锂、磷酸钛错锂、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。10. -种锂离子二次电池，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； 其特征在于， 所述隔离膜为根据权利要求1-9中任一项所述的隔离膜。
【专利摘要】本发明提供了一种隔离膜及锂离子二次电池。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10kgf/cm2～500kgf/cm2。所述锂离子二次电池，包括：正极片；负极片；前述隔离膜，间隔于正极片和负极片之间；以及电解液。本发明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。
【IPC分类】H01M2/14, H01M10/0525
【公开号】CN105449140
【申请号】CN201410429341
【发明人】杨建瑞, 赖旭伦, 江辉, 李明, 彭三军
【申请人】宁德时代新能源科技股份有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2014年8月27日