[發(fā)明專利]電芯及儲能裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610429167.9
• 申請日: 2016-06-16
• 公開（公告）號: CN107516721A
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁成都;鐘澤;孫成棟;鄭義
• 申請（專利權(quán)）人: 寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16;H01M10/04;H01G11/52
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11387
• 代理人: 張向琨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及儲能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電芯及儲能裝置。

背景技術(shù)

目前，用于電芯的隔離膜通常為PE、PP或其復合材料，通過拉伸(干法或濕法)后可以獲得厚度較小、具有微孔結(jié)構(gòu)的薄膜，即隔離膜基材。用于電芯中時，通常還需要在基材一邊或兩邊涂覆一定厚度的功能材料(陶瓷、粘結(jié)劑等)，在電芯中對正極片、負極片都具有較好的粘結(jié)，實現(xiàn)更好的性能。

一般對隔離膜基材(諸如PE、PP或其復合材料)拉伸(干法或濕法)后，可以制造出微孔結(jié)構(gòu)，微孔的孔徑常為幾十納米。但是受基材的材料自身及拉伸后強度的影響，基材的孔隙率通常不高，在30％～50％之間，基材的微孔的結(jié)構(gòu)、微孔的分布均為不可控狀態(tài)，且其中有一部分孔不可貫穿基材，無法有效傳輸電解質(zhì)和離子。

另外，為了達到較好的性能，通常在隔離膜靠近正極片的表面涂覆陶瓷層，實現(xiàn)抗氧化功能，在隔離膜靠近負極片的表面涂覆粘結(jié)劑層，但會部分堵塞隔離膜上的微孔，從而造成隔離膜對電解質(zhì)和離子傳輸性能較差，影響性能。而且涂覆后的隔離膜，對正極片、負極片的粘結(jié)效果有限，尤其對負極片的粘結(jié)較差，影響電芯的電性能及安全性能。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種電芯及儲能裝置，使用所述電芯的儲能裝置具有倍率性能好、低溫性能好、安全性能高的優(yōu)勢。

為了達到上述目的，在本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供了一種電芯，其包括正極片、負極片。所述電芯還包括復合納米纖維層。所述復合納米纖維層 包括：第一納米纖維層，包括第一聚合物以及第一陶瓷顆粒；以及第二納米纖維層，包括第二聚合物。其中，第一納米纖維層、第二納米纖維層依次通過靜電紡絲原位形成于所述正極片的表面，或第二納米纖維層、第一納米纖維層依次通過靜電紡絲原位形成于所述負極片的表面上，以將正極片和負極片隔開。

在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了一種儲能裝置，其包括根據(jù)本發(fā)明一方面所述的電芯。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明的電芯使用復合納米纖維層隔開正極片與負極片，代替?zhèn)鹘y(tǒng)電芯中的隔離膜，使用所述電芯的儲能裝置具有倍率性能好、循環(huán)壽命長、安全性能高的優(yōu)勢。

具體實施方式

下面詳細說明根據(jù)本發(fā)明的電芯及儲能裝置。

首先說明根據(jù)本發(fā)明第一方面的電芯。

根據(jù)本發(fā)明第一方面的電芯包括正極片、負極片。所述電芯還包括復合納米纖維層。所述復合納米纖維層包括：第一納米纖維層，包括第一聚合物以及第一陶瓷顆粒；以及第二納米纖維層，包括第二聚合物。其中，第一納米纖維層、第二納米纖維層依次通過靜電紡絲原位形成于所述正極片的表面，或第二納米纖維層、第一納米纖維層依次通過靜電紡絲原位形成于所述負極片的表面上，以將正極片和負極片隔開。

在本發(fā)明中，通過靜電紡絲工藝在正極片的表面或負極片的表面原位形成復合納米纖維層，用于隔開正極片與負極片，因此其能代替?zhèn)鹘y(tǒng)電芯中的隔離膜(諸如PE、PP隔離膜)。但是本發(fā)明的電芯中也可以含有隔離膜，例如隔離膜可位于未設(shè)置復合納米纖維層的極片(正極片或負極片，視情況而定)與復合納米纖維層之間。

在本發(fā)明中，由于靜電紡絲技術(shù)形成的復合納米纖維層為由納米纖維絲沉積而成，因此孔隙率很高，最高可達95％，與電解質(zhì)具有很好的親和性，且所形成的微孔均為有效微孔，因此可以很好地傳導電解質(zhì)和離子，提高使 用該電芯的儲能裝置的動力學性能，尤其是倍率性能和低溫性能。

在本發(fā)明中，由于靜電紡絲技術(shù)形成的復合納米纖維層是直接原位形成于正極片的表面或所述負極片的表面，因此可以實現(xiàn)與正極片、負極片之間良好的界面粘結(jié)，提高使用該電芯的儲能裝置的硬度，改善使用該電芯的儲能裝置的安全性能。此外，復合納米纖維層具有較高的比表面積，與電解質(zhì)具有良好的浸潤性，有利于離子傳輸，還可進一步改善使用該電芯的儲能裝置的動力學性能。

在本發(fā)明中，復合納米纖維層可為多層結(jié)構(gòu)?？拷龢O片的第一納米纖維層為含有第一聚合物和第一陶瓷顆粒的納米纖維層，其中具有較大量的第一陶瓷顆粒，因此具有良好的耐電壓和抗氧化的功能，無需像傳統(tǒng)隔離膜一樣再涂覆陶瓷層，避免對隔離膜孔隙產(chǎn)生影響(例如堵孔)進而惡化使用該電芯的儲能裝置的性能?？拷摌O片的第二納米纖維層使用具有高粘結(jié)力的聚合物，因此對負極片具有高的粘結(jié)效果。