[實用新型]耐高溫鋰電池隔膜

有效

• 申請號: 201720442163.4
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN206774609U
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 賴旭倫;麥偉杰
• 申請（專利權）人: 東莞市賽普克電子科技有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M2/18
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 潘俊達

技術領域

本實用新型屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種耐高溫鋰電池隔膜。

背景技術

近年來，隨著能源的枯竭和人們對環保的要求，電動汽車產業方面的發展日益迅速。鋰離子電池因其高能量密度和長循環壽命等特點，目前已成為電動汽車用動力能源的首選。但作為動力汽車的關鍵組成部分，鋰離子電池的安全性問題一直是動力汽車的一大障礙，因此鋰離子電池的安全問題備受人們關注。

鋰離子電池一般由電池殼體、電解液和裸電芯等組成。裸電芯由隔膜、正極片和負極片通過卷繞或者疊片的方式組裝而成。其中，在鋰離子電池的結構中，隔膜是關鍵的內層組件之一，隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響電池的容量、循環以及安全性能等特性，性能優異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使電池的正、負極分隔開來，防止兩極接觸而短路,此外還具有能使電解質離子通過的功能。隔膜材質是不導電的，其物理化學性質對電池的性能有很大的影響。電池的種類不同，采用的隔膜也不同?，F有技術中的鋰電池隔膜往往由于技術不夠成熟，常常會出現鋰電池爆炸的問題，其主要原因是鋰電池隔膜在耐高溫方面存在很大的不足。

其中，隔膜的微孔結構對電池安全性能至關重要，當電池在過度充電或溫度過高的情況下，隔膜會關閉孔隙，在電池內部形成斷路，限制電流升高，防止溫度進一步升高。因此，鋰離子電池的安全性通常要求隔膜具有較低的閉孔溫度和較高的熔斷溫度。然而，現有的隔膜一般使用熔點較低的聚烯烴材料，如聚乙烯和聚丙烯的熔點均低于150℃，使得這類材料隔膜制成的鋰電池的耐溫性能較差，只能在幾十度以下使用，不能使用大電流對其進行快速充電，也不能進行大電流放電，這樣大大降低了電池的電化學性能和安全性能。

有鑒于此，確有必要對現有的隔膜作進一步的改進，以提高其耐高溫性能和安全性能。

實用新型內容

本實用新型的目的在于：針對現有隔膜耐溫性能較低的不足，而提供一種具有耐高溫性能和高安全性能的鋰電池隔膜。

為了實現上述目的，本實用新型所采用如下技術方案：

一種耐高溫鋰電池隔膜，包括聚酰亞胺基材層和分別設置在聚酰亞胺基材層兩側的導熱陶瓷涂層和耐熱陶瓷涂層，所述聚酰亞胺基材層設有若干個S形微孔，所述導熱陶瓷涂層和所述耐熱陶瓷涂層均設有若干個沙漏形微孔，所述S形微孔與所述沙漏形微孔一一對應且相互貫通，所述S形微孔與所述沙漏形微孔的內壁均設置有PTC材料層，所述PTC材料層的熔化溫度為95～125℃，所述導熱陶瓷涂層的導熱系數為大于150W/(m·K)。

其中，導熱陶瓷涂層由導熱陶瓷顆粒、粘結劑和分散劑一起混合攪拌制成漿料，通過凹版涂布的方式進行涂布，導熱陶瓷顆粒為氧化鈹、氮化鋁等，分散劑為去離子水，粘結劑為聚丙烯酸；而耐熱陶瓷涂層則由耐熱陶瓷顆粒、粘結劑和分散劑一起混合攪拌制成漿料，通過凹版涂布的方式進行涂布，耐熱陶瓷顆粒為氧化鋁、氧化鋯等，分散劑為去離子水，粘結劑為聚丙烯酸。

其中，PTC材料可為有機聚合物復合PTC材料或無機金屬氧化物PTC材料；有機聚合物復合PTC材料可選為聚乙烯與乙炔黑復合物；無機金屬氧化物PTC材料可選為稀土元素釔摻雜的三氧化二釩。

作為本實用新型耐高溫鋰電池隔膜的一種改進，所述導熱陶瓷涂層的孔隙率為40～80％，沙漏形微孔的孔徑為0.25～2.5μm。

作為本實用新型耐高溫鋰電池隔膜的一種改進，所述耐熱陶瓷涂層的孔隙率為40～80％，沙漏形微孔的孔徑為0.25～2.5μm。

其中，當沙漏形微孔的孔徑過小，孔隙率過低時，不利于鋰離子的穿梭，會降低鋰離子的傳輸速度；當沙漏形微孔的孔徑過大，孔隙率過高時，影響隔膜的結構穩定性，容易造成安全隱患。

作為本實用新型耐高溫鋰電池隔膜的一種改進，所述聚酰亞胺基材層的孔隙率為30～50％，S形微孔孔徑為0.12～1.2μm；當S形微孔的孔徑過小，孔隙率過低時，不利于鋰離子的穿梭，會降低鋰離子的傳輸速度；當S形微孔的孔徑過大，孔隙率過高時，影響隔膜的結構穩定性，容易造成安全隱患。

作為本實用新型耐高溫鋰電池隔膜的一種改進，所述PTC材料層的厚度為0.06-0.12μm；PTC材料層厚度值太小，達到其熔化溫度時無法及時關閉微孔；PTC材料層厚度值太高，會使微孔孔徑變小，降低鋰離子的穿梭速率。