鋰離子電池、涂層隔膜及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)揭示了一種鋰離子電池、涂層隔膜及其制備方法，包括：隔膜基材，隔膜基材為多孔聚合物膜層；第一涂層，第一涂層均勻連續(xù)地形成在所述隔膜基材至少一個表面；第二涂層，第二涂層由預(yù)設(shè)堆積形狀的錐形堆積物以指定間距分散在第一涂層表面或隔膜基材表面。本發(fā)明專利技術(shù)涂層隔膜的第一涂層和第二涂層增加了隔膜在正負極片之間的阻隔作用，減小了正負極內(nèi)短路的幾率；第一涂層還對隔膜基材具有較好的熱穩(wěn)定作用；第二涂層以霧化噴涂的方式進行噴涂，錐形堆積物對隔膜的透氣性能基本無影響，間隙之間為電解液的流通及浸潤提供了更好的通道；第二涂層還具備冷/熱壓不可逆形變性和較好的粘結(jié)性，降低了電芯變形的風(fēng)險，改善了電池的電化學(xué)性能。

Lithium-ion batteries, coated diaphragms and their preparation methods

The invention discloses a lithium ion battery, a coated diaphragm and a preparation method thereof, including: a diaphragm base material with a porous polymer film; a first coating, in which the first coating is uniformly and continuously formed on at least one surface of the diaphragm base material; a second coating, in which the second coating is dispersed on the first coating surface or the diaphragm base at a specified distance by a conical deposit with a preset stacking shape. Material surface. The first coating and the second coating of the coated diaphragm increase the barrier effect of the diaphragm between the positive and negative plates and reduce the probability of short circuit in the positive and negative electrodes; the first coating also has a good thermal stability effect on the diaphragm substrate; the second coating sprays by atomizing spraying, and the conical deposits have little effect on the permeability of the diaphragm, and the flow of electrolyte between the clearances. The second coating also has irreversible cold/hot pressure deformation and good adhesion, which reduces the risk of core deformation and improves the electrochemical performance of the battery.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
鋰離子電池、涂層隔膜及其制備方法
本專利技術(shù)涉及新能源
，具體涉及鋰離子電池、涂層隔膜及其制備方法。
技術(shù)介紹
鋰離子電池在消費電子產(chǎn)品及電動汽車領(lǐng)域已經(jīng)廣泛應(yīng)用，而且隨著消費者對電子產(chǎn)品的續(xù)航能力要求逐漸提高，現(xiàn)階段對電池的容量性能要求越來越高，比如容量要求高，那么對單體電池的厚度、長度、寬度等體積尺寸要求就越大，正負極和隔膜之間會被壓縮的更加緊密和嚴實，這樣對電池制造的工藝要求越來越高。目前，電池生產(chǎn)商為了提高電池生產(chǎn)的效率，采用全自動的高速卷繞機來制造電池的卷芯，由于卷繞機的高速運行，在卷繞過程中對極片和隔膜需要較大的張力來持續(xù)高速卷繞，張力過大可能會導(dǎo)致電芯極片與隔膜之間形成局部的擠壓，使得電池在制成后可能出現(xiàn)局部的變形，這樣在電池的充電過程中，會出現(xiàn)局部的鋰離子不能嵌入到負極中，導(dǎo)致析鋰產(chǎn)生，同時負極膨脹，擠壓到隔膜與正負極片，使電池存在巨大的安全隱患。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的主要目的為提供一種鋰離子電池、涂層隔膜及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中電芯極片與隔膜之間的局部擠壓造成的電池局部變形，進而導(dǎo)致的電池效率降低以及安全隱患問題。本專利技術(shù)提出一種涂層隔膜，包括：隔膜基材，所述隔膜基材為多孔聚合物膜層；第一涂層，所述第一涂層均勻連續(xù)地形成在所述隔膜基材至少一個表面；第二涂層，所述第二涂層由錐形堆積物以指定間距分散在所述第一涂層表面或所述隔膜基材表面。進一步地，所述第一涂層包括無機化合物顆粒和第一聚合物粘結(jié)劑；所述第二涂層包括有機化合物顆粒和第二聚合物粘結(jié)劑。進一步地，所述第二涂層的單面面密度范圍包括0.45g/m2～1.6g/m2，所述錐形堆積物的堆積高度范圍包括1μm～12μm，所述錐形堆積物為圓錐形堆積物，所述圓錐形堆積物的底面直徑范圍包括20μm～400μm，相鄰的所述錐形堆積物的間距范圍包括50μm～600μm。進一步地，所述錐形堆積物具有冷/熱壓狀態(tài)下的不可逆形變性，不可逆形變比例范圍在10～99％。進一步地，所述無機化合物顆粒為陶瓷顆粒，包括三氧化二鋁、二氧化硅、氫氧化鎂、勃姆石、二氧化鋯、氧化鈣、氧化鋅中的一種或多種；所述第一聚合物粘結(jié)劑包括丁苯橡膠、聚丙烯腈、聚丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯中的一種或多種；所述第一涂層還包括表面活性劑，所述表面活性劑包括烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪胺聚氧乙烯醚中的一種或多種。進一步地，所述有機化合物顆粒包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氯丙烯聚合物、丁苯橡膠、聚丙烯酸甲酯、羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或多種；所述第二聚合物粘結(jié)劑包括丁苯橡膠、聚丙烯腈、聚丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯中的一種或多種；所述隔膜基材包括聚乙烯多孔膜層、聚丙烯多孔膜層、無紡布多孔膜層、聚酰亞胺膜層的一種或多種。本專利技術(shù)還提出了一種涂層隔膜的制備方法，用于制備上述任一項所述涂層隔膜，包括以下步驟：將無機化合物顆粒、表面活性劑、第一聚合物粘結(jié)劑以及去離子水按照第一質(zhì)量比例混合均勻，得到第一涂層漿料；將所述第一涂層漿料按照指定工藝以凹版印刷的方式均勻涂覆于隔膜基材的一面或兩面上，以第一指定干燥工藝入烘箱烘干，得到初始涂層隔膜；將有機化合物顆粒、第二聚合物粘結(jié)劑以及去離子水按照第二質(zhì)量比例，在指定攪拌工藝下攪拌均勻，形成懸浮分散液，得到第二涂層漿料；將所述第二涂層漿料在指定噴涂工藝下，通過霧化噴涂的方式噴射至所述初始涂層隔膜的一面或兩面上，以第二指定干燥工藝入烘箱烘干，得到所述涂層隔膜。進一步地，所述第二涂層漿料的固含量范圍包括10％～15％，粘度范圍包括10mPa·s～500mPa·s。進一步地，所述指定噴涂工藝的步驟為：將所述第二涂層漿料通過壓力泵輸送至以指定旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)的分散盤中，以便將所述第二涂層漿料在指定旋轉(zhuǎn)速度作用下，噴射至以指定傳動速度勻速傳動的初始涂層隔膜的一面或兩面，所述壓力泵輸送所述第二涂層漿料的流量范圍包括0.4L/min～1.5L/min，所述指定旋轉(zhuǎn)速度范圍包括5000r/min～25000r/min；所述指定傳動速度包括20m/s～50m/s。本專利技術(shù)還提供了一種鋰離子電池，包括正極、負極、電解液，所述正極和負極之間設(shè)置如上任一項所述涂層隔膜。本專利技術(shù)的有益效果：(1)本專利技術(shù)涂層隔膜的第一涂層和第二涂層增加了隔膜在正負極片之間的阻隔作用，減小了正負極內(nèi)短路的幾率；同時，第一涂層還對隔膜基材具有較好的熱穩(wěn)定作用；(2)本專利技術(shù)涂層隔膜的第二涂層采用高速旋轉(zhuǎn)的分散盤將第二涂層漿料噴涂到隔膜基材表面或第一涂層表面，錐形堆積物在表面存在分布間隙，對隔膜的透氣性能基本無影響，同時間隙之間為電解液的流通及浸潤提供了更好的通道；(3)本專利技術(shù)涂層隔膜的第二涂層具備冷/熱壓不可逆形變性，卷繞過程中可適應(yīng)更寬泛的卷繞張力，第二涂層被冷/熱壓后為負極的膨脹提供了可反彈的空間，降低了電芯變形的風(fēng)險；(4)本專利技術(shù)涂層隔膜的第二涂層在高溫加熱后具備較好的粘結(jié)性，將正負極極片粘貼在隔膜兩邊，增強了電芯本體的硬度，為電芯充放電循環(huán)過程中提供了良好的界面。附圖說明圖1是本專利技術(shù)實施例1～實施例3和實施例9的涂層隔膜的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本專利技術(shù)實施例4～實施例6的涂層隔膜的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本專利技術(shù)實施例7的涂層隔膜的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本專利技術(shù)實施例8的涂層隔膜的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本專利技術(shù)對比例2的涂層隔膜的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標記說明：隔膜基材：10，20，30，40，50；第一涂層：101，201，301，401，501；第二涂層：102，202，302，402。本專利技術(shù)目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。具體實施方式下面將結(jié)合本專利技術(shù)實施例中的附圖，對本專利技術(shù)實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術(shù)的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術(shù)中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本專利技術(shù)保護的范圍。另外，在本專利技術(shù)中如涉及“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。另外，各個實施例之間的技術(shù)方案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎(chǔ)，當技術(shù)方案的結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無法實現(xiàn)時應(yīng)當認為這種技術(shù)方案的結(jié)合不存在，也不在本專利技術(shù)要求的保護范圍之內(nèi)。本專利技術(shù)提出一種涂層隔膜，包括：隔膜基材，所述隔膜基材為多孔聚合物膜層；第一涂層，所述第一涂層均勻連續(xù)地形成在所述隔膜基材至少一個表面；第二涂層，所述第二涂層由錐形堆積物以指定間距分散在所述第一涂層表面或所述隔膜基材表面。第一涂層和第二涂層均增加了隔膜在正負極片之間的阻隔作用，減小了正負極內(nèi)短路的幾率。第二涂層的錐形堆積物在隔膜表面形成一定的分布間隙，對隔膜的透氣性能基本無影響，同時間隙也為電解液的流通及浸潤提供了更好的通道。所述第一涂層包括無機化合物顆粒和第一聚合物粘結(jié)劑；所述第二涂層包括有機化合物顆粒和第二聚合物粘結(jié)劑。第一涂層對隔膜基材具有良好的吸液效果，還具有較好的熱穩(wěn)定作用，可以增強隔膜的抗熱收縮能力，提高隔膜的抗穿刺強度。第二涂層的有機化合物成分在高溫加熱后具本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
1.一種涂層隔膜，其特征在于，包括：隔膜基材，所述隔膜基材為多孔聚合物膜層；第一涂層，所述第一涂層均勻連續(xù)地形成在所述隔膜基材至少一個表面；第二涂層，所述第二涂層由錐形堆積物以指定間距分散在所述第一涂層表面或所述隔膜基材表面。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種涂層隔膜，其特征在于，包括：隔膜基材，所述隔膜基材為多孔聚合物膜層；第一涂層，所述第一涂層均勻連續(xù)地形成在所述隔膜基材至少一個表面；第二涂層，所述第二涂層由錐形堆積物以指定間距分散在所述第一涂層表面或所述隔膜基材表面。2.如權(quán)利要求1所述的一種涂層隔膜，其特征在于，所述第一涂層包括無機化合物顆粒和第一聚合物粘結(jié)劑；所述第二涂層包括有機化合物顆粒和第二聚合物粘結(jié)劑。3.如權(quán)利要求2所述的一種涂層隔膜，其特征在于，所述第二涂層的單面面密度范圍包括0.45g/m2～1.6g/m2，所述錐形堆積物的堆積高度范圍包括1μm～12μm，所述錐形堆積物為圓錐形堆積物，所述圓錐形堆積物的底面直徑范圍包括20μm～400μm，相鄰的所述錐形堆積物的間距范圍包括50μm～600μm。4.如權(quán)利要求3所述的一種涂層隔膜，其特征在于，所述錐形堆積物具有冷/熱壓狀態(tài)下的不可逆形變性，不可逆形變比例范圍在10～99％。5.如權(quán)利要求2所述的一種涂層隔膜，其特征在于，所述無機化合物顆粒為陶瓷顆粒，包括三氧化二鋁、二氧化硅、氫氧化鎂、勃姆石、二氧化鋯、氧化鈣、氧化鋅中的一種或多種；所述第一聚合物粘結(jié)劑包括丁苯橡膠、聚丙烯腈、聚丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯中的一種或多種；所述第一涂層還包括表面活性劑，所述表面活性劑包括烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪胺聚氧乙烯醚中的一種或多種。6.如權(quán)利要求2所述的一種涂層隔膜，其特征在于，所述有機化合物顆粒包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氯丙烯聚合物、丁苯橡膠、聚丙烯酸甲酯、羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或多種；所述第二聚合物粘結(jié)劑包括丁苯橡膠、聚丙烯腈、...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：程忠，張耀，林峰，陳輝，
申請(專利權(quán))人：欣旺達電子股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東,44