[發明專利]一種熱穩定性鋰離子電池隔膜

無效

• 申請號: 200810036263.2
• 申請日: 2008-04-18
• 公開（公告）號: CN101271967A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 聶君蘭
• 申請（專利權）人: 深圳市富易達電子科技有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;C08J5/22
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司
• 代理人: 解文霞

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池用微孔隔膜技術領域。

背景技術

隨著微電子技術的迅速發展，極大地促進了移動通訊和計算機行業更新換代步伐的加快。電器元件被要求體積更小，功能更齊全，待機時間更長。為此，蓄電元件中的電池就成為其中要求改進的重要元件之一。而電池隔膜被喻為電池的“第三極”，是鎘2鎳、氫2鎳電池的重要組成部分之一，起著隔離陰陽極不使電池發生短路，吸收電解液，讓導電離子能夠順利通過，以及讓氣體透過隔膜等作用。其質量的好壞直接影響到電池的充放電性能、高低溫性能、荷電的貯存及使用壽命等等，因此要求電池隔膜材料必須具有優良的耐酸堿性和低電阻性。通常電池隔膜多選擇合成纖維如：聚酰胺纖維、聚乙醇纖維、聚丙烯纖維、聚酯纖維、聚烯烴纖維等，其中聚烯烴纖維以其良好的耐磨性、彈性，優異的耐酸堿、耐氧化性、耐高溫性及重量輕為首選材料。但聚烯烴纖維的親水性極差，必須對其進行改性處理，才可滿足電池隔膜的要求。

鋰離子蓄電池重量輕，儲能大，功率大，無污染，壽命長，自放電系數小，溫度適應范圍寬泛等許多突出的優點。鋰離子動力電池的關鍵材料有如下四個方面：正極材料，負極材料，電解質材料和隔離膜。其中除隔離膜和電解質中的鋰鹽目前仍依賴國外進口外，其它關鍵材料，均已國產化。在單位重量和單位體積儲能，充放電性能，適用溫度范圍，充放電次數等性能，均已達到國際指標。當前存在的問題是電池的一致性和安全問題。對于電動自行車來說，用錳酸鋰做正極材料的鋰離子蓄電池，已能足夠保證其行駛的安全。如果再注意到國際市場上的錳的價格比鈷的價格要低廉的很多。所以，在鋰離子蓄電池的推廣和應用上，其安全性能的改善，反而可能使制造成本有所降低！隨著人民生活水平的不斷提高及科學技術的進步，鎘-鎳電池、氫-鎳電池越來越被人們所接受。鎘-鎳電池、氫-鎳電池具有充放電次數多(可達500次以上)、壽命長、可快速充放電、高倍率放電、耐過充電等優良性能。

當前存在的最大難點是，鋰離子蓄電池所用隔離膜，未能有實質性的突破。我國生產鋰離子電池的各廠家，均依賴于國外進口，其售價甚而占了生產成本的20％以上！其實，鋰離子電池所用隔離膜并不是什么貴重材料，只是我國迄今在規模化生產方面的技術仍未過關！如果這一技術難點得以解決，我國鋰離子蓄電池的生產成本，還能大幅度下降。

用作電池(例如充電釵電池)隔膜的微孔聚烯烴薄膜上的靜電荷常會引起種種問題。首先，在隔膜的制造過程中，靜電荷會將沾染物移向或吸引到薄膜上。這些沾染物會在薄膜上形成瑕疵如斑點，針孔等。而且，在多層薄膜層合過程中，沾染物會被夾在層間，這又會使薄膜產生缺陷。第二，在電池制造過程中，薄膜上的靜電荷會將沾染物吸入陽極/隔膜/陰極結構(凝膠卷筒形或棱柱形)中，從而會使電池發生故障。這些故陣中最值得注意的是會引起內電路短路。就電池的制造來說，制造電池所處的干燥(即低濕度)環境中所產生的靜電荷，會引起很嚴重的問題。因此，應當避免采用帶靜電荷的微孔聚烯烴膜作為電池隔膜。

過去，通過在聚烯烴薄膜中加入吸濕劑或者在聚烯烴薄膜上施加吸濕劑的方法而使靜電荷散失。雖然這類吸濕劑具有良好的散失靜電荷的作用，但它們不能應用在電池如充電祖電池的隔膜中，因為這種電池必須避免水分?；蛘?，通過在薄膜中添加碳而使靜電荷散失。然而，由于碳是導體，會引起陽極與陰極之間短路，因而也應避免使用。

過去，通過在聚烯烴薄膜中加入吸濕劑或者在聚烯烴薄膜上施加吸濕劑的方法而使靜電荷散失。雖然這類吸濕劑具有良好的散失靜電荷的作用，但它們不能應用在電池如充電祖電池的隔膜中，因為這種電池必須避免水分。或者，通過在薄膜中添加碳而使靜電荷散失。然而，由于碳是導體，會引起陽極與陰極之間短路，因而也應避免使用。

通過向隔膜添加半導體材料(P型導體(電子導體)或N型導體(空穴導體))或極化子(電子跳躍)材料來降低靜電荷是可能的。P型導體(電子導體)或N型導體(空穴導體)材料的實例包括(但不受此限制)氧化物、Fe203、5102、GaAs、氮化物、Geo、Ge、51、P、B。極化子(電子跳躍)材料是能攜帶極化子的極性介質，其實例是離子晶體(如NaCI、KCl、RuCl等)。

此外，在由多層薄膜制成的電池隔膜中采用導電材料(如碳)也是可能的。其中多層薄膜是三層薄膜，導電材料添加在三層的兩外層中，而中心層作為絕緣層。

最后，不是所有的抗靜電劑都可簡便地添加至形成為薄膜的樹脂中，或涂敷在微孔薄膜上的，這是因為那些杭靜電劑會對薄膜的微孔性質產生不利的影響的。

發明內容