[發明專利]用作鋰離子電池隔膜基膜的無紡布、隔膜以及鋰離子電池

有效

• 申請號: 202010532621.X
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111816824B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 陳莉;王艷杰;楊雪梅;陳秀峰;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 深圳市星源材質科技股份有限公司
• 主分類號: H01M50/44
• 分類號: H01M50/44;H01M50/457;H01M50/414;H01M50/417;H01M50/423;H01M50/403;H01M10/0525;B32B27/02;B32B27/12;B32B27/36;B32B27/32;B32B27/34;B32B27/30;B
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 王麗莎

本申請涉及鋰離子電池領域，具體而言，涉及一種用作鋰離子電池隔膜基膜的無紡布、隔膜以及鋰離子電池。第一纖維層和第二纖維層疊放；第一纖維層的外表面用于涂覆隔膜涂覆層。無紡布包括：第一纖維層和第二纖維層。第一纖維層的外表面用于涂覆隔膜涂覆層。第一纖維層的孔徑小于第二纖維層的孔徑。第二纖維層的強度大于第一纖維層的強度。第一纖維層能夠有效地對第二纖維層中的大孔徑進行部分覆蓋、填充，減少涂覆層孔缺陷的產生，避免由于隔膜孔缺陷造成的鋰離子電池微短路情況的發生。隔膜涂覆層與第一纖維層外表面的有效接觸、復合面積更大，因此，只需要在第一纖維層的表面進行少量、且較薄的涂覆，即可獲得性能優異的鋰離子電池隔膜。

技術領域

本申請涉及鋰離子電池領域，具體而言，涉及一種用作鋰離子電池隔膜基膜的無紡布、隔膜以及鋰離子電池。

背景技術

隔膜是鋰離子電池的核心技術之一，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。

隔膜本身不參與電池中的電化學反應，最基本的功能是導通鋰離子，并將電池的正、負極分隔開來防止兩極接觸而造成短路。目前市場上主流的鋰離子電池隔膜是以聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)為主的多孔聚烯烴膜。

目前，電動汽車使用的電池大多數是鋰離子電池，然而，過重的電池系統使得電動汽車的續航能力與傳統燃油汽車相比明顯不足，有數據表明，電動汽車質量減10％能提高續駛里程5.5％。實現電池系統輕量化可從三種途徑展開：(1)提高單體電芯的能量密度；(2)減輕電池系統配件質量；(3)優化電池系統設計。

其中，減輕電芯輔材質量是提高單體電芯的能量密度的重要途徑之一。一般來說，電芯輔材的質量能占到電池質量的10％左右，這部分質量的降低能夠在一定程度上提升電池能量密度。電芯輔材包括正負極集流體、隔膜材料和電芯包裝材料等。在確保單體電芯安全性能的前提下，可通過減薄隔膜的厚度或減輕隔膜材料的質量來提高電池的能量密度。

目前，已知的一些常規手段是采用涂覆隔膜。涂覆隔膜包括涂層材料和基膜。涂層材料主要包括：氧化鋁、勃姆石、PVDF、PVDF+HFP、納米復合材料、芳綸等。基膜主要為PE和PP。陶瓷涂覆的PE復合隔膜安全使用的溫度可以提高到150～160℃，陶瓷涂覆的PP復合隔膜安全使用的溫度可以提高到160～180℃。陶瓷涂覆提高了隔膜的安全性，但主要的不利影響是隔膜自重增加、成本提高、電池的內阻增大等。

另有的一些研究為無紡布隔膜。無紡布隔膜廣泛用于鉛酸、堿性電池、鎳氫和超級電容器等領域，其具有耐高溫、孔隙率高等優點，無紡布隔膜因其優異的耐熱性能而有望適用于大型電池，尤其是大型、長循環壽命要求的儲能和動力電池。

但是，目前鋰離子電池無紡布隔膜的應用規模仍然有限，另外無紡布無法直接作為鋰離子電池隔膜使用，通常只作為鋰離子電池隔膜的支撐材料使用。無紡布具有天然的大孔徑和高孔隙率，較大的孔徑使得電池倍率性能較好，但同時也有導致電池出現微短路的風險。目前為了防止微短路和枝晶通過大孔徑生長，常規手段是增加無紡布厚度。

然而，無紡布隔膜基膜厚度比較大，涂覆涂層形成后無紡布隔膜的厚度再一步增加，大厚度的隔膜又會對電池能量密度帶來較大損耗。

發明內容

本申請實施例的目的在于提供一種用作鋰離子電池隔膜基膜的無紡布、隔膜以及鋰離子電池，實現防止微短路和枝晶通過大孔徑生長、無紡布具有較薄厚度且無紡布具有合適的強度能夠適用于做鋰離子電池隔膜基膜。

第一方面，本申請提供一種用作鋰離子電池隔膜基膜的無紡布，無紡布包括：

第一纖維層；

第二纖維層，第一纖維層和第二纖維層疊放；第一纖維層的外表面用于涂覆隔膜涂覆層；

第一纖維層的纖維直徑小于第二纖維層的纖維直徑；第一纖維層的孔徑小于第二纖維層的孔徑；第一纖維層的平均孔徑≤4μm；