[發(fā)明專利]鋰二次電池的隔膜的制造方法以及包括隔膜的鋰二次電池

在審

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• 申請日: 2022-05-23
• 公開（公告）號: CN115602996A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發(fā)明（設計）人: 樸相睦;南兌衡
• 申請（專利權）人: 現(xiàn)代自動車株式會社;起亞株式會社
• 主分類號: H01M50/449
• 分類號: H01M50/449;H01M50/431;H01M50/403;H01M10/0525
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權代理有限公司 11002
• 代理人: 趙赫;李新娜

本公開提供一種鋰二次電池的隔膜的制造方法，該隔膜插設在鋰二次電池的正極和負極之間，該方法包括：準備隔膜基板；通過將包含陶瓷材料的第一涂布溶液涂覆到隔膜基板的表面來形成陶瓷涂層；以及通過將包含金屬化合物的第二涂布溶液涂覆到陶瓷涂層的上表面的不與正極和負極接觸的邊緣部分來形成散射X射線的反應層。

技術領域

本公開涉及一種插設在鋰二次電池的正極和負極之間的隔膜的制造方法。更具體地，本公開涉及一種鋰二次電池的隔膜的制造方法，該方法允許在鋰二次電池形成期間或形成之后以非破壞性方式識別有缺陷的隔膜。

背景技術

二次電池已經(jīng)被用作應用于電動車輛、大容量儲能系統(tǒng)等中的大容量電力儲存裝置以及應用于諸如手機、攝像機和筆記本電腦的便攜式電子設備中的小容量高性能能量源。為了滿足便攜式電子設備的小型化和長時間連續(xù)使用的需要，除了研究電子設備的部件的輕量化和低功率外，還需要開發(fā)小型化和高容量的二次電池。

另一方面，鋰二次電池通過負極和正極的鋰離子嵌入/脫嵌將化學能轉化為電能，插設在負極和正極之間的隔膜在鋰二次電池的安全性能方面起著至關重要的作用。

隔膜插設在負極和正極之間以防止正極和負極之間的物理接觸。由于隔膜通常由聚丙烯(polypropylene，PP)、聚乙烯(polyethylene，PE)或聚烯烴(polyolefin)基材料制成，因此隔膜容易受到高溫的影響。因此，隔膜在加熱時可能容易收縮，導致負極和正極之間短路。此外，當金屬鋰沉積在負極上時形成的鋰枝晶可能滲透到隔膜中，這也可能導致短路。這樣的短路可能導致產(chǎn)生由副反應引起的過電流以及電池內(nèi)部的熱失控鏈式反應，從而導致電池爆炸。

傳統(tǒng)上，使用電學方法(漏電電流測量、電阻測量等)判斷鋰二次電池是否有缺陷，從而區(qū)分出有缺陷的電池。然而，這種方法在準確識別有缺陷的鋰二次電池方面受到限制，因為只要負極不與正極接觸，即使在隔膜錯位或損壞的情況下，也有可能將有缺陷的鋰二次電池錯誤地判斷為正常的。

由于上述原因，為了判斷制造的鋰二次電池的隔膜是否有缺陷，將電池單元拆卸以通過測試來檢查隔膜是正確定位還是變形。

另一方面，作為非破壞性檢查方法，已經(jīng)嘗試使用諸如CT設備的設備來檢查鋰二次電池是否有缺陷。然而，由于以下限制，目前用于鋰二次電池的隔膜的檢查具有挑戰(zhàn)性。這將參照圖1進行描述。

首先，市售的隔膜的厚度為約10至18μm，而CT設備的分辨率為約20至30μm。這使得難以檢測厚度小于分辨率的隔膜的形狀。

此外，當高密度材料和低密度材料同時存在時，難以確保低密度材料的對比噪聲比(contrast to noise ratio，CNR)。在鋰二次電池中，隔膜基板的密度為0.8至0.9g/cm³，是用作殼體的鋁袋的密度(2.7g/cm³)的約1/3。存在于相對低密度隔膜周圍的高密度材料(袋、正極和負極)向所有方向散射X射線，從而使低密度隔膜的CNR進一步降低。即使隔膜被涂覆有諸如氧化鋁的陶瓷材料以增加其剛性，但由于涂層的高孔隙率，具有涂層的隔膜的密度仍被限制在0.8至0.9g/cm³。

最后，隔膜在袋內(nèi)被電解液包圍，電解液的密度(約1.0至1.5g/cm³)與隔膜的密度相當或比隔膜的密度大，因此在CT圖像上難以區(qū)分電解液和隔膜的形狀。

也就是說，如圖1的CT圖像所示，難以清晰地識別隔膜的形狀。

由于上述限制，使用非破壞性檢查方法不是很有效。這就需要開發(fā)能夠以非破壞性方式準確檢測隔膜的形狀的技術。

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