[發(fā)明專利]一種鋰離子電池及其隔膜

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210056118.7
• 申請(qǐng)日: 2012-03-06
• 公開（公告）號(hào): CN102610775A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 路超;何平;彭業(yè)軍;曾毓群
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧德新能源科技有限公司;東莞新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M2/18
• 分類號(hào): H01M2/18;H01M2/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 曹玉平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有粗糙表面的隔膜及包含該隔膜的鋰離子電池。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，自然資源特別是不可循環(huán)利用的難再生資源的過度開采與使用，煤和石油等自然資源很快就會(huì)消耗殆盡，在這種背景下，人們正在不斷尋找新的綠色可替代能源。

隨著能源替代產(chǎn)品的不斷進(jìn)步與發(fā)展，鋰離子電池逐漸成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。鋰離子電池是一種可多次重復(fù)利用的無污染的綠色二次能源，符合環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的要求，因而越來越受到業(yè)界人士的青睞，有著廣闊的應(yīng)用前景。

但是隨著近幾年鋰離子電池制造技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)電池性能和外觀的要求也越來越高。在生產(chǎn)過程中，由于受到材料和工藝技術(shù)的限制，對(duì)生產(chǎn)制造企業(yè)來說，電芯變形和電芯尺寸的一致性不佳，以及電芯的硬度不足和電芯的安全性不夠等等都是亟待解決的問題。

鋰離子電池一般包括電芯和容納所述電芯的包裝殼，以及灌注在所述包裝殼內(nèi)的電解液，所述電芯包括正極、負(fù)極，以及間隔于正極和負(fù)極之間的隔膜。其中，正極、隔膜和負(fù)極一般通過卷繞工藝或疊片工藝制成電芯。

為了解決上述問題，我們進(jìn)行了大量的試驗(yàn)工作，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隔膜與正負(fù)極膜片的界面是問題的關(guān)鍵所在：由于普通的隔膜表面相對(duì)光滑，在卷繞時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致隔膜與極片(包括正極片和負(fù)極片)在寬度與長度方向上的微小錯(cuò)位，進(jìn)而造成卷繞后電池的尺寸不合格，而且在灌注電解液后相當(dāng)于給隔膜和極片間加入了潤滑劑，隔膜與膜片的相對(duì)滑動(dòng)就會(huì)使電芯變形或變軟，甚至出現(xiàn)電芯內(nèi)短路，導(dǎo)致安全隱患。

有鑒于此，確有必要提供一種能夠改善電芯變形、電芯硬度不足和尺寸一致性不佳等問題、并能改善電池安全性能的隔膜以及包含該隔膜的鋰離子電池。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種能夠改善電芯變形、電芯硬度不足和尺寸一致性不佳等問題、并能改善電芯安全性能的隔膜。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種鋰離子電池用隔膜，所述隔膜的至少一面為經(jīng)過粗化處理的粗糙表面，所述粗糙表面的粗糙度為0.5～5μm，當(dāng)隔膜的粗糙度小于0.5μm時(shí)，改善效果不明顯；當(dāng)隔膜的粗糙度大于5μm時(shí)，因隔膜的粗糙度太大，抽針時(shí)會(huì)因摩擦阻力增大而變得困難，需要改造加工件或在卷針上開槽，減小隔膜與卷針的接觸面積，并在下料時(shí)通氣，避免卷針在抽出時(shí)，大氣壓對(duì)隔膜與卷針產(chǎn)生的壓力，增加了工序上的麻煩。

作為本發(fā)明鋰離子電池用隔膜的一種改進(jìn)，所述粗糙表面的粗糙度為1～3μm。

作為本發(fā)明鋰離子電池用隔膜的一種改進(jìn)，所述粗化處理是用帶有預(yù)定紋路的磨砂機(jī)構(gòu)在所述隔膜的至少一個(gè)表面進(jìn)行摩擦處理。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于原理簡(jiǎn)單，操作方便。

作為本發(fā)明鋰離子電池用隔膜的一種改進(jìn)，所述預(yù)定紋路為經(jīng)過拋光處理的細(xì)密球冠狀紋路，所述球冠的直徑小于0.5mm。球冠直徑過大會(huì)造成隔膜破損，而且破壞了其處理的連續(xù)性。

作為本發(fā)明鋰離子電池用隔膜的一種改進(jìn)，所述粗化處理是將隔膜浸漬在誘導(dǎo)體溶液中進(jìn)行化學(xué)處理，這種方法的優(yōu)勢(shì)在于處理效果更均勻，而且可以消除隔膜本身的靜電。

作為本發(fā)明鋰離子電池用隔膜的一種改進(jìn)，所述誘導(dǎo)體溶液為將多價(jià)醇界面活性劑誘導(dǎo)體FS-202溶于乙酸乙酯和丙酮得到的溶液。

作為本發(fā)明鋰離子電池用隔膜的一種改進(jìn)，所述多價(jià)醇界面活性劑誘導(dǎo)體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0～5.0％，乙酸乙酯和丙酮的質(zhì)量比為0.4∶1～5∶1。

作為本發(fā)明鋰離子電池用隔膜的一種改進(jìn)，所述隔膜的基體材料為聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)與聚乙烯(PE)的復(fù)合隔膜、聚酰亞胺和非織造物中的一種。

作為本發(fā)明鋰離子電池用隔膜的一種改進(jìn)，所述隔膜的厚度為10～30μm，拉伸強(qiáng)度為20～100kPa，孔隙率為30～50％，

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明至少具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：

第一，將所述隔膜用于鋰離子二次電池卷繞時(shí)，卷針與隔膜之間的摩擦力增大，不易產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，從而保證了卷繞尺寸的一致性和卷繞外觀效果；

第二，使用所述隔膜作為正極與負(fù)極的“電子隔板”——其兩面分別與正負(fù)極極片相連，因其表面蓬松粗糙化程度提高，使得其與正負(fù)極極片貼合度更好，靜摩擦力提高，所以正負(fù)極極片與隔膜不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)的滑動(dòng)錯(cuò)位，從而保證了其制作出的電池不易變形，大大降低了電芯的變形率；

第三，由于正負(fù)極極片與隔膜不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)的滑動(dòng)錯(cuò)位，從而使其接觸表面更加穩(wěn)定，不僅提升了電芯的硬度，而且避免了正負(fù)極之間接觸導(dǎo)致的安全問題。