CN202384420U - 一种用于锂离子电池的隔膜及锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于锂离子电池的隔膜，包括一PE/PP隔膜，其特征在于，所述PE/PP隔膜的表面上涂覆有芳纶树脂材料涂层。本实用新型能使电池具备高能量密度和高安全性能的优点。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及一种用于锂离子电池的隔膜及使用该隔膜的锂离子电池。
【背景技术】
随着电子工业、信息技术的快速发展，人们对各类电器电源的要求越来越高。锂离子电池被用于多种移动便携设备，如移动电话、相机、笔记本电脑、便携式电动工具等。而电池的充电方式也日益多元化，如使用常规电源充电，备用电源电池充电，使用用电设备上的USB接口进行充电等。
锂离子电池的竟争优势在于，具有更高的动力和能量密度性能，同时具有较强的充电和放电效果，另外，由于锂离子电池相对其他锂电产品更具有安全可靠性以及长使用寿命，在向混合动力(HEV)、插电式混合动力(PHEV)及纯电动车(EV)转型的过程中，锂离子蓄电池是必不可少的。近年来以太阳能、风能为代表的新能源产业和以电动工具、电动自行车、电动滑板车、电动机车及电动车(EV/PHEV)为代表的电力驱动产业发展迅速。
常规的锂离子电池，包括电极组件、非水电解液及外壳，所述电极组件包括依次叠放并成卷绕或Z形叠绕的正极片、负极片及用于隔开正极片和负极片的PE/PP隔膜(PE/PP隔膜可以是聚丙烯(PP)隔膜或聚乙烯(PE)隔膜或聚丙烯和聚乙烯形成的隔膜)，所述电极组件和所述非水电解液密封在所述外壳中。这种结构的锂离子电池存在以下缺陷：当电池由于过度充电或者内部电极接触导致短路时就会过热，PE/PP隔膜在150摄氏度左右就开始融化，内部短路很容易从小面积扩大至大面积短路，造成电池进一步放热，正负、电解液极材料急剧分解，从而导致电池爆炸燃烧。虽然手机、数码产品、笔记本电脑等产品起火燃烧是很危险的，但是这种设备的电池一般只有一个或者几个电池芯。车载电池组中包含了成千上万个电池芯，一旦起火燃烧后果会严重得多。
由于在生产过程中大量电池芯中意外残留了一些导电微粒或金属微粒，结果导致许多笔记本电脑厂商召回了数百万件笔记本电脑电池。在极少数情况下，这些导电微粒或金属微粒可以穿过电池内部导致正负电极直接接触造成内部短路。这样就会导致电池过热，从而导致电池内部的PE/PP隔膜失效而进一步出现更多短路现象，令过热的情况继续恶化。达到一定的温度之后，电极材料就会分解而放出氧气，电池过热的速度就会更快，最终导致爆炸和起火。
【实用新型内容】
本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于锂离子电池的隔膜，其安全性能好，并能改善电池的性能。
上述技术问题通过以下技术方案解决：
一种用于锂离子电池的隔膜，包括一PE/PP隔膜，其特征在于，所述PE/PP隔膜的表面上涂覆有芳纶树脂材料涂层。
进一步的方案是，所述芳纶树脂材料涂层的厚度为1-35微米。
本实用新型还提供一种锂离子电池，包括电极组件、电解液及外壳，所述电极组件和所述电解液密封在所述外壳中，所述电极组件包括依次叠放的正极片、PE/PP隔膜和负极片，其特征在于，所述PE/PP隔膜的表面上涂覆有芳纶树脂材料涂层。
所述芳纶树脂材料涂层的厚度为1-35微米。
所述负极片包括负电极集电体和及涂布在所述负电极集电体上的负电极活性材料层。
所述正极片包括正电极集电体和及涂布在所述正电极集电体上的正电极活性材料层。
本实用新型隔膜及锂离子电池具有以下优点：
高能量密度：传统锂离子电池由于采用较厚的PE/PP隔膜，能量密度只能做到105-140Wh/Kg，而采用芳纶树脂材料涂层的锂离子电池其能量密度可以达到200Wh/Kg，因为涂覆芳纶树脂材料涂层，在增加隔膜耐热性等性能的同时，隔膜厚度可以比传统的隔膜减薄；
高安全性能：芳纶树脂材料涂层它能够耐高温，在达到一定温度即350-450摄氏度时，还不能够融化，保证电极之间不会短路，让电池慢慢失效而不发生爆炸，可以保证隔膜不受损伤以防止短路，有效避免了由于PP/PE隔膜在150摄氏度就融化造成大面积内部短路，电池爆炸起火等的现象。
【附图说明】
图1为本实用新型的隔膜的截面示意图。
【具体实施方式】
如图1所示，本实施例提供的一种用于锂离子电池的隔膜，包括一PE/PP隔膜1，PE/PP隔膜1的表面上涂覆有芳纶树脂材料涂层2。
其中，芳纶树脂材料涂层的厚度为1-35微米；芳纶树脂材料包括芳纶树脂、芳纶胶、芳纶纤维、环氧树脂。芳纶树脂材料涂层的形成可以通过含浸法、流延法和喷涂法等多种方式实现。
PE/PP隔膜可以是聚丙烯(PP)隔膜或聚乙烯(PE)隔膜或聚丙烯和聚乙烯形成的隔膜。
本实施例还提供一种锂离子电池，包括电极组件、非水电解液及外壳，电极组件和非水电解液密封在外壳中，电极组件包括依次叠放的正极片、PE/PP隔膜和负极片，PE/PP隔膜的表面上涂覆有芳纶树脂材料涂层。
正极片包括正电极集电体和及涂布在正电极集电体上的正电极活性材料层，正电极活性材料层采用钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、锰钴二元、镍锰二元、镍钴二元或镍锰钴三元材料中的任意一种或多种材料。
负极片包括负电极集电体和及涂布在负电极集电体上的负电极活性材料层，负电极活性材料层采用人造石墨或者天然石墨。
电极组件采用叠片式结构或卷绕式结构，将PE/PP隔膜表面涂覆芳纶树脂材料涂层，然后将涂覆好的PE/PP隔膜和正极片、负极片直接制成卷芯后封装在外壳中，然后封口、化成、分容，制成锂离子电池。试验对比
现在给出两种结构的锂离子电池以进行实例测试比较，电池容量均为2000mAh，采用卷绕式结构，相同的材料为：正极片使用铝箔，负极片使用铜箔，正极活性材料层使用钴酸锂，负极活性材料层使用人造石墨。
本申请电池：隔膜包括总厚度为16μm的PE/PP隔膜，PE/PP隔膜的表面涂覆有芳纶树脂材料涂层，芳纶树脂材料涂层的总厚度为5μm。
对比电池：隔膜包括一厚度为20μm的聚丙烯(PP)隔膜和一厚度为20μm的聚乙烯(PE)隔膜。
表一
由表一可见，实验结果：本实用新型的锂离子电池的容量与内阻与常规电池无异，常温循环寿命800次剩余容量80％以上，60℃循环寿命可以达到500次剩余容量70％以上；安全性能测试全部能够通过，并且在3C/10V过充、针刺、重物冲击、外部短路等测试方面优于常规电池，尤其是3C/10V过充性能，能够做到100％全部通过测试。
本实用新型不局限于上述实施例，因此，基于上述实施例的、未做出创造性劳动的简单替换，应当属于本实用新型揭露的范围。
Claims (6)
1.一种用于锂离子电池的隔膜，包括一PE/PP隔膜，其特征在于，所述PE/PP隔膜的表面上涂覆有芳纶树脂材料涂层。
2.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述芳纶树脂材料涂层的厚度为1-35微米。
3.一种锂离子电池，包括电极组件、电解液及外壳，所述电极组件和所述电解液密封在所述外壳中，所述电极组件包括依次叠放的正极片、PE/PP隔膜和负极片，其特征在于，所述PE/PP隔膜的表面上涂覆有芳纶树脂材料涂层。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于，所述芳纶树脂材料涂层的厚度为1-35微米。
5.根据权利要求3或4所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极片包括负电极集电体和及涂布在所述负电极集电体上的负电极活性材料层。
6.根据权利要求3或4所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极片包括正电极集电体和及涂布在所述正电极集电体上的正电极活性材料层。
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