[發明專利]高安全性能的隔膜、電池電芯及提高電池安全性能的方法

有效

• 申請號: 202210735063.6
• 申請日: 2022-06-27
• 公開（公告）號: CN114824659B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 韋性強;王曉明;張磊;陳倫;孫東岳;徐強;楊浩田
• 申請（專利權）人: 江蘇卓高新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M50/449
• 分類號: H01M50/449;H01M50/411;H01M50/46;H01M50/581;H01M10/0585;H01M10/0525;C08J9/36;C08L23/06
• 代理公司: 常州至善至誠專利代理事務所(普通合伙) 32409
• 代理人: 朱麗莎

本發明涉及電池技術領域，尤其涉及一種高安全性能的隔膜、電池電芯及提高電池安全性能的方法，包括：基膜；功能性涂層，功能性涂層設置在基膜的一側或兩側，功能性涂層中包括粘結性顆粒，粘結性顆粒為核殼結構，粘結性顆粒的核材包括石蠟、微晶蠟或PE蠟，殼材包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、乙烯、氯苯乙烯、氟苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯腈和甲基丙烯腈的均聚物或共聚物中的至少一種。本發明的高安全性能的隔膜、電池電芯及提高電池安全性能的方法，能夠保證隔膜和極片之間穩定的粘結性能，且有效提高電池的安全性能。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，尤其涉及一種高安全性能的隔膜、電池電芯及提高電池安全性能的方法。

背景技術

現有電池隔膜一般會涂覆陶瓷涂層，然而陶瓷涂覆后的隔膜和極片基本無粘接力，電池在充電及放電期間，正電極及負電極會反復收縮及膨脹，導致電池隔膜和極片分離，引發電池性能及安全性等問題。

針對傳統隔膜的缺陷，研究者們通過在陶瓷涂覆層上涂膠使隔膜和極片具有一定的粘接力，從而提高電池的性能，但工藝復雜且生產成本高。此外，研究者們還開發了有機-無機（陶瓷）混合涂覆復合隔膜，來滿足隔膜耐熱性、粘接力和低成本的要求，但此類隔膜相較于全陶瓷涂覆隔膜的熱收縮性能不佳。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種高安全性能的隔膜，能夠保證隔膜和極片之間穩定的粘結性能，且有效提高電池的安全性能，包括：

基膜；

功能性涂層，所述功能性涂層設置在基膜的一側或兩側，所述功能性涂層中包括粘結性顆粒，所述粘結性顆粒為核殼結構。

進一步地，為了增加隔膜的耐熱性，所述功能性涂層中還包括若干陶瓷粒子。

可選地，為了增加隔膜的耐熱性，所述基膜和所述功能性涂層之間還設置有無機粒子層，所述無機粒子層中包括陶瓷粒子。

進一步地，所述粘結性顆粒的核材包括石蠟、微晶蠟或PE蠟，所述殼材包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、乙烯、氯苯乙烯、氟苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯腈和甲基丙烯腈的均聚物或共聚物中的至少一種。

進一步地，為了增加隔膜和極片之間的粘結性，所述粘結性顆粒均布在所述功能性涂層中。

進一步地，所述石蠟、微晶蠟或PE蠟的熔點范圍在50-115℃，設置石蠟、微晶蠟或PE蠟的熔點在50-115℃的范圍內，能夠保證石蠟或微晶蠟易于壓扁，且石蠟、微晶蠟或PE蠟具有較低的溶脹特性，壓扁后不易回彈，設置殼材的熔點范圍在120-140℃，當電池短路時，電池內部溫度急劇上升，當超過殼材熔點120℃時，已被熔化的核材被釋放，進入基膜孔隙中，阻止鋰離子通過，具有熱關斷的功能。

進一步地，所述粘結性顆粒的粒徑D50為0.5-10μm，通過設置粒徑D50在此范圍內，便于形成穩定的殼結構，能夠有效的核材進行包覆，且在熱壓過程中，易于被壓扁，在增大粘結力的同時降低了隔膜的厚度。

進一步地，所述殼材質量占所述粘結性顆粒質量的10%-60%。設置殼材的質量占粘結性顆粒質量的10%-60%，殼材包覆效果最佳，若殼材占比過少，會造成包覆困難，若殼材占比較高，將會導致包覆量過高，當電池在超高溫運行下，殼材包覆量過高會導致核材無法釋放，核材不能有效地進入基膜孔中阻礙鋰離子的運行，進而不具備熱關斷功能。

本發明提供一種電池電芯，包括上述的高安全性能的隔膜，所述功能性涂層中設置有壓扁顆粒，所述壓扁顆粒由所述粘結性顆粒壓扁而成；還包括：極片，所述極片通過壓扁顆粒層疊粘合在所述功能性涂層上。本發明的電池電芯，隔膜和極片的粘結性好，且使用在電池中具有熱關斷效果，保證電池使用的安全性。

本發明還一種提高電池安全性能的方法，采用上述的高安全性能的隔膜，包括以下步驟：