高性能复合型锂电池隔膜的制作方法

文档序号:12754522阅读:305来源:国知局

本实用新型涉及一种高性能复合型锂电池隔膜,属于锂电池技术领域。



背景技术:

锂电池的四大关键材料为正极材料、负极材料、电解液以及隔膜。隔膜的主要作用是隔离正负极并阻止电子穿过,同时能允许离子通过,从而完成在充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输。隔膜性能的优劣直接影响着电池内阻、放电容量、循环使用寿命以及电池安全性能的好坏。隔膜越薄、孔隙率越高,电池的内阻越小,高倍率放电性能就越好。

锂电池隔膜是一种多孔性塑料薄膜,包括织造膜、非织造膜(无纺布)、微孔膜及碾压膜等几类。由于聚烯烃材料具有优异的力学性能、化学稳定性和相对廉价的特点,目前商品化的锂电池隔膜主要有聚烯烃微孔膜,包括聚乙烯(PE)单层膜、聚丙烯(PP)单层膜,以及PP/PE/PP三层复合膜。

隔膜的微孔结构对电池安全性至关重要,当电池在过度充电或温度过高的情况下,隔膜就会关闭孔隙,在电池内部形成断路,限制电流升高,防止温度进一步升高。现今的隔膜有两类可以起到熔化闭孔以阻断短路发生位置,从而避免电池发生热爆炸的作用:1.多层结构隔膜,2.陶瓷涂布隔膜。这两类都具有阻断层和支撑层,当隔膜被穿刺时会开始发生局部发热,此时隔膜阻断层如果能快速发生熔化闭孔,可以避免电池热爆炸,但是当局部的发热速度大于熔化速度时,就无法达到阻断的作用。

现今的隔膜有将三氧化二铝作为涂布粒子涂覆在基层上,其能使隔膜耐热温度提高,但是其无法降低隔膜穿孔局部的发热速度;当隔膜穿孔局部的发热速度大于基层熔化速度时,仍无法达到阻断作用。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于克服上述不足,提供一种提高隔膜的耐热性,同时也降低隔膜穿孔局部的发热速度,以保证锂电池在使用时的安全性的高性能复合型锂电池隔膜。

本实用新型的目的是这样实现的:

一种高性能复合型锂电池隔膜,其特征在于它从上至下依次包括上层聚烯烃膜层、中间空心粒子膜层以及下层聚烯烃膜层,其中中间空心粒子膜层为有机或无机的空心粒子膜层。

所述上层聚烯烃膜层以及下层聚烯烃膜层为聚烯烃微孔膜。

所述上层聚烯烃膜层以及下层聚烯烃膜层厚度为50~200μm。

所述中间空心粒子膜层的基材内弥散有空心粒子。

所述中间空心粒子膜层的空心粒子为PVDF粒子或者三氧化二铝。

所述中间空心粒子膜层厚度为50~100μm。

所述中间空心粒子膜层的空心粒子直径范围为10~50μm。

与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:

本实用新型高性能复合型锂电池隔膜具有提高隔膜的耐热性,同时也降低隔膜穿孔局部的发热速度,以保证锂电池在使用时的安全性的大大提高锂电池的安全性的优点,避免因局部发热导致电池爆炸现象的发生。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中:

上层聚烯烃膜层1、中间空心粒子膜层2、下层聚烯烃膜层3。

具体实施方式

参见图1,本实用新型涉及的一种高性能复合型锂电池隔膜,它从上至下依次包括上层聚烯烃膜层1、中间空心粒子膜层2以及下层聚烯烃膜层3,其中中间空心粒子膜层2为有机或无机的空心粒子膜层。

作为一种优选,所述上层聚烯烃膜层1以及下层聚烯烃膜层3优选聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚烯烃微孔膜。

作为一种优选,所述上层聚烯烃膜层1以及下层聚烯烃膜层3厚度为50~200μm。

作为一种优选,所述中间空心粒子膜层2的基材内弥散有空心粒子,所述中间空心粒子膜层2的空心粒子优选PVDF粒子、三氧化二铝(Al2O3)等材料。

作为一种优选,所述中间空心粒子膜层2厚度为50~100μm。

作为一种优选,所述中间空心粒子膜层2的空心粒子直径范围为10~50μm。

本实用新型高性能复合型锂电池隔膜采用涂布复合的工艺,以聚烯烃膜为基膜,单侧涂以有机或无机空心粒子膜层,烘干之后再敷上另一层聚烯烃膜,形成外层为聚烯烃膜,内层为有机或无机空心粒子膜层的高性能复合型锂电池隔膜。

本实施例中,所述上层聚烯烃膜层1以及下层聚烯烃膜层3为聚烯烃膜层,它具有强度高、耐酸碱腐蚀性好、防水、耐化学试剂、生物相容性好及无毒的优点,能够提供良好的机械性能和化学稳定性,并且成本较低,而中间层的中间空心粒子膜层2具有耐高温的优良性能,所以该隔膜具有良好的稳定性,在电池充放电过程中,即使有机底膜发生熔化,而中间的空心粒子膜层仍然能够保持隔膜的完整性,同时它的空心结构能够降低隔膜整体的热传导速度,使得基材有充裕的时间进行熔化闭孔,进而防止大面积正/负极短路现象的出现,该隔膜为解决大功率电池的安全性提供了一个可行的解决方案。

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