[發明專利]一種鋰離子電池

有效

• 申請號: 201110222103.9
• 申請日: 2011-08-04
• 公開（公告）號: CN102306725A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 李枝賢;李明
• 申請（專利權）人: 東莞新能源科技有限公司;寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 曹玉平

技術領域：

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種具有良好硬度的鋰離子電池。

背景技術：

隨著現代電子信息技術的不斷發展，鋰離子電池以其能量密度高、循環壽命長等優點，成為現代電子信息產品不可缺少的化學電源。隨著科學技術的發展，電子產品逐漸向體積小、重量輕等便攜化趨勢發展，因此這就要求鋰離子電池所占用的空間也越來越少，而薄電池的開發無疑將是一個減少空間的有效途徑，但相比于厚度較厚鋰離子電池而言，薄電池硬度相對較軟。電池的軟硬度除了與電池的形狀有關外，還與電池內電解液的量有關，電池內電解液量過多的話，電池也將會有發軟的現象出現。

目前，已商業化的PP/PE/PP層(或PP、PE單層)隔離膜由于PP或PE材料屬于非極性共聚物，分子之間的作用力較差，因此PP或PE材料所表現出來的粘接性也較差，在實際使用過程中，隔離膜與正負極極片之間無法形成比較均勻的界面，還會導致“電極/電解質相”界面上極化不均勻，即電極的全部內表面不能同等有效地發揮作用，電極表面附近液層溶劑中離子濃度不夠大，由于熱運動的干擾致使溶液中的剩余電荷不可能全部集中排列在分散層的最內側，在這種情況下，溶液中剩余電荷的分布就具有一定的分散性。同時由于隔離膜材料本身與極片的粘接性差問題，將會導致隔離膜與極片形成一個孤立的分布態，極片與極片相互之間難以通過團聚力的形式結合成一個有機的整體。因此，PP/PE/PP層(或PP、PE單層)隔離膜對于改善電池的硬度方面存在一定的缺陷。而現有的技術專利中曾提出以PVDF作為凝膠聚合物電解質，例如2000年7月12日公開的專利：CN1259773A，提到以PVDF-HFP+PP/PE等作為凝膠聚合物電解質，雖然可以改善極片與極片之間的凝聚力，但無法實現與液體電解液一樣高的電導率，即使在該凝膠聚合物電解質膜中灌注一定量的電解液，使其具有較高導電能力的電解質膜，但由于該凝膠聚合物電解質膜對電解液的吸收空間畢竟有限，無法滿足電池長期循環性能。更重要的是，PVDF會與Li_xC₆發生反應，反應的焓變隨x值和碳材料的比表面積增加而線形增加，Maleki等指出Li_xC₆與PVDF的反應在210℃開始，在287℃達到最大放熱峰，放熱量為317J/g。因此PVDF系列凝膠聚合物電解質的安全性應用受到一定限制。

鑒于此，有必要提供一種能既改善正負極極片之間的粘接性且安全性又較好的隔離膜。

發明內容：

本發明的目的在于：針對現有技術的不足而提供一種與極片界面均勻的極性隔離膜，采用該隔離膜的鋰離子電池具有良好硬度。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種鋰離子電池，包括正極片、負極片、隔離膜及其電解液，所述的隔離膜為丙烯酸鹽與丙烯腈的共聚物。

所述的隔離膜還可以與PP、PE中一種或幾種進行復合，其中外層為丙烯酸鹽與丙烯腈共聚物，里層為PP層，或者PE層，或者PP與PE組合層，可以確保本發明在120℃～170℃范圍內發生閉孔，以提高電池的耐過充性能。

所述的丙烯酸鹽為丙烯酸銨或丙烯酸鋰。

隔離膜厚度d、孔徑ps與孔隙率pr分別滿足以下條件：5um≤d≤50um；0.03um≤ps≤0.1um；15％≤pr≤60％。

所述正極片、負極片與隔離膜卷饒或疊片形成的電芯需要在高溫下施加一個外加壓力，施加壓力時間為1---8h，溫度為70℃-120℃，壓力大小為1.5MPa-4MPa。

相對于現有的技術，本發明具有以下有益效果，

第一，由于采用一種高極性基團-CN，因此，分子之間的極性較高，分子之間的作用力也較強，所表現出的粘接性也較高，故隔離膜與正負極極片之間的粘接力也越強，極片與極片之間形成一個具有較強凝聚力的整體，同時，正負極之間也會形成一個良好的界面。

第二，本發明中的隔離膜由于具有較高的熔點(286℃以上)，且不與正負極極片發生反應，因此在鋰離子電池內的安全性相對較高。

第三，本發明中的隔離膜可以在120℃～170℃發生閉孔，阻斷電流但又保持比較穩定的機械特性，相比PP層隔離膜在160℃發生融化導致短路的溫度延遲120℃左右，進一步提高電池的安全性能。