[發明專利]鋰離子電池及其隔離膜

在審

• 申請號: 201711216726.9
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN109841783A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 陳小波;陳世龍
• 申請（專利權）人: 寧德時代新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M2/18;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 王基才

本發明公開了一種鋰離子電池及其隔離膜，其中，隔離膜包括隔膜基體和涂覆在隔膜基體至少一個表面上的復合涂層，復合涂層包括陶瓷涂層和涂覆在陶瓷涂層表面的聚合物涂層，聚合物涂層包括40～80％的低熔點聚合物和20～60％的粘接劑。與現有技術相比，本發明的隔離膜具有熱穩定性高、安全性好等優點，能夠有效使鋰離子電池在高溫下內阻急劇增大，減小電池的短路電流，提高電池的熱穩定性能和安全性能。

技術領域

本發明屬于電池領域，更具體地說，本發明涉及一種鋰離子電池及其隔離膜。

背景技術

鋰離子電池作為一類具有能量密度高、工作電壓高、無記憶效應和循環壽命長等優點的化學電池，已由手機、筆記本電腦、數碼相機及便攜式小型電器所用電池，逐步走向電動汽車、儲能電站等能源交通領域用電池。隨著鋰離子電池應用領域的拓寬，其安全性能也越來越受到人們的關注。近年來，動力電池安全事故頻發使得鋰電池的安全性問題愈發凸顯，這極大程度上限制了新能源電動汽車的快速發展。

為了提高動力電池的安全性能，常用的方法是在電池上安裝一個保護裝置，使得電池內部氣壓過高時，電池通過外部的保護裝置進行大電流放電，使自身的電量及時放出。然而，大電流會導致電池回路產生自放熱，使得電池的溫度升高，當保護裝置在溫度較高的環境下激活時，特別是在熱沖擊測試條件(>100℃)下，焦耳熱產生的溫升相當于電池持續加熱，使得電池處于更高的溫度下，這樣會大大增加電池熱失控的風險。

此外，在進行針刺測試時，電池會同時發生兩種模式的短路：一種是內短路，包括電池內部正極-負極、正極-釘子-負極的短路形式，短路點局部溫度較高；另一種是外短路，電流從帶正電的外部殼體，經過釘子，與電池內部的負極極片之間發生短接，這種短路模式同樣會在短路點產生大量的焦耳熱。兩種短路模式引發的溫升疊加后，電池短路點的局部溫度就很容易超過內部活性材料的熱分解臨界溫度，這樣就會引發電池的熱失控。

有鑒于此，確有必要提供一種具有良好安全性能的隔離膜以及使用該隔離膜的鋰離子電池，以克服現有技術存在的缺陷。

發明內容

本發明的發明目的在于：克服現有技術的不足，提供一種具有良好安全性能的隔離膜以及使用該隔離膜的鋰離子電池，以克服現有技術存在的缺陷。

為了實現上述發明目的，本發明提供了一種隔離膜，包括隔膜基體和涂覆在隔膜基體至少一個表面上的復合涂層，所述復合涂層包括陶瓷涂層和涂覆在陶瓷涂層表面的聚合物涂層，所述聚合物涂層包括40～80％的低熔點聚合物和20～60％的粘接劑。

作為本發明隔離膜的一種改進，所述聚合物涂層覆蓋在陶瓷涂層表面形成島狀結構。

本申請的發明人經過深入研究發現，在隔膜基體的至少一個表面上分別涂覆陶瓷涂層和含有40～80％的低熔點聚合物和20～60％的粘接劑的聚合物涂層形成的島狀結構的熱封閉隔離膜能夠在高溫時實現內阻增大，這種島狀結構的優點在于未完全填充陶瓷的孔隙，使得隔膜的透氣性能不受影響，同時在高溫條件下島狀結構的聚合物熔融，流動并填充陶瓷孔隙，實現隔膜的大面積堵孔，造成電池內阻急劇增大。

但是，若低熔點聚合物添加量過多，則聚合物涂層的粘接性較差，涂覆隔膜后會存在掉粉現象；若低熔點聚合物添加量過少，則聚合物涂層高溫熔融時流動性太差，無法擴散到隔膜的孔隙中。

作為本發明隔離膜的一種改進，所述聚合物涂層的厚度為5μm～15μm。

若聚合物涂層厚度過小，則熔融聚合物不足以充分覆蓋陶瓷涂層孔隙；若涂層厚度過大，將會造成隔膜的透氣性能惡化，影響電池的正常電性能。

作為本發明隔離膜的一種改進，所述低熔點聚合物的熔點為80℃～110℃。