一种隔膜及包含该隔膜的锂离子电池制造技术

本发明专利技术涉及锂离子电池隔膜领域，公开了一种隔膜，包括隔膜基材和非对称涂层，所述非对称涂层包括涂覆于隔膜基材一面的第一涂层和涂覆于隔膜基材另一面的第二涂层，第一涂层与第二涂层分别包含不同有机聚合物，第一涂层面密度为0.1

【技术实现步骤摘要】
一种隔膜及包含该隔膜的锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池隔膜领域，尤其涉及一种隔膜及包含该隔膜的锂离子电池。

技术介绍

[0002]在锂电池制造过程中，现有技术方案通常采用热压使隔膜、正极、负极连接固定，这时候通常使用带有可以实现粘接功能涂层的隔膜，隔膜两侧可以分别对正极和负极实现粘接。通过该方法可以有效避免隔膜、正极、负极在电芯制作、转移和应用过程中的变形错位，提高电芯品质；且有助于改善隔膜与正极、隔膜与负极间的界面，提升电芯性能(如降低电芯内阻、改善电芯循环等)。
[0003]但实际生产制作的正极和负极往往存在一定程度的弯曲，使用具有粘性的隔膜将两者固定后，往往由于两者弯曲变形的方向和大小不同，造成正极、负极、隔膜形成的第一单元存在内应力从而导致其不平整，这种不平整一方面会影响后续叠片的对齐度和最终电芯的平整度，影响制造的成品率；另外，隔膜两侧采用同样类型同等涂覆量的粘接层时，由于正负极表面形貌及表面能的差异，隔膜对正极和负极会表现出不同的粘结力，现有带有粘接层的隔膜往往对正极粘结力过大，导致正极测电解液浸润相对较难也较差，最终影响电池的容量发挥及循环性能；而由于负极往往极性较弱，粗糙度较低，与隔膜形成的粘结力较弱，在热压过程中无法保证足够的粘结力时会造成负极易与隔膜分层脱落，影响电芯制作过程，以及最终电芯的成品率。
[0004]申请号CN201710104652.3，公开日2017年05月31日的中国专利公开了一种电池单元的热复合工艺，涉及电池
本专利技术电池单元的热复合工艺包括：准备四层单元层；将第一隔膜、第一电极、第二隔膜、第二电极依次至下而上层层堆叠；将堆叠好的四层单元层送入热压机中热压，形成热压单元即可。本专利技术叠片效率高，工艺简单，生产效率高，制作的电池安全性能高，循环性能好。
[0005]但隔膜在具有同等涂覆量、同样粘结层时对正负极会形成不同且差异极大的粘结力，以及由此造成的负极往往粘接不牢，粘接后形成的第一单元弯曲变形。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种隔膜及使用该隔膜的锂离子电池。通过控制隔膜两侧粘接层的面密度(涂覆量)及粘接层的化学组成，采用两侧具有不同粘结性能的隔膜实现对正极和负极的不同的粘结性。
[0007]现有技术的隔膜往往采用同样的粘接层，但所采用的涂层多对正极可以实现较强粘接，对负极粘接较弱，使用过程中很容易出现由于负极粘接较弱而导致的分层和负极脱落，该问题一方面会造成生产良品率降低，另一方面不利于改善隔膜与负极的界面，影响电池性能。且现有技术中，通过粘结的方式将各层连接在一起会导致正负极形变不一致而造成的小单元的弯曲变形。
[0008]本专利技术的具体技术方案为：一种隔膜，包括隔膜基材和非对称涂层，所述非对称涂层包括涂覆于隔膜基材一面的第一涂层和涂覆于隔膜基材另一面的第二涂层，第一涂层与第二涂层分别包含不同有机聚合物，第一涂层的面密度为0.1
‑
1.5g/m2，第二涂层的面密度为0.3
‑
2.5g/m2。
[0009]选择分子量较大、聚合度较高的聚合物来作为涂层原料，聚合物的聚合度高，聚合物分子量越大，分子链包含的链段数目就越多，为了实现重心的迁移，需要完成的链段协同作用的次数就越多，所以聚合物熔体的剪切粘度随分子量的增加而增加，分子量大的流动性就差，表观粘度就高，而且分子量的缓慢增加会引起表观粘度的急剧增高，通过控制隔膜两侧涂层的涂覆量来改变面密度，选择对NMC811正极极性材料亲和性好的聚合物PMMA、PAN作为第一涂层原料，选择与石墨负极非极性材料的极性相近的SBR作为第二涂层原料，对正极和负极设计不同的粘接力，可以实现隔膜与正极极片及负极极片弯曲变形程度的匹配，更好地克服当使用隔膜对正负极进行粘接时易出现的第一单元的弯曲变形，提升制造成品率，同时克服由于电芯形变导致的电芯性能下降的问题。
[0010]作为优选，所述隔膜涂布第一涂层的一侧面向正极，涂层厚度为0.1
‑
5μm，隔膜涂布第二涂层的一侧面向负极，涂层厚度为0.3
‑
6μm。
[0011]针对正极和负极表面形貌及表面能的差异对隔膜两侧的涂层进行特定设计，保证隔膜对正极和负极的高粘接性，改善正极粘接过牢难以浸润的问题，同时避免因为负极粘接较弱而导致的在生产和使用过程中容易出现的负极分层脱落的问题。
[0012]作为优选，所述的第一涂层原料为PVDF、PC、PMMA、PAN中的一种或多种。
[0013]所述的第二涂层原料为PAA、PVA、EVOH、SBR、PVDF中的一种或多种。
[0014]作为优选，所述的隔膜基材为PE隔膜、PP隔膜、PE和PP任意复合的多层隔膜、无纺布隔膜和涂覆隔膜中的一种。
[0015]作为优选，所述的无纺布隔膜的基体材料包含PI、PA、PVDF、PVDF
‑
HFP、PAN、纤维素、PE和PP中的至少一种。
[0016]作为优选，所述的涂覆隔膜包含陶瓷颗粒，以及芳纶、PVDF、PVDF
‑
HFP、PAN、PVA、PMMA及其衍生物中的至少一种。
[0017]作为优选，所述的第一涂层和第二涂层可以包含陶瓷颗粒。
[0018]陶瓷颗粒的存在有助于改善隔膜的浸润性能，提高隔膜吸液率和离子电导率，且涂层中的陶瓷颗粒可以加速电池使用时的热量传递和分散，降低电池的整体温度，提高电池的散热性能，电池循环性能和使用寿命都得到提升，保证电池使用时的安全性能。
[0019]一种包含上述之一所述隔膜的锂离子电池，包含正极、负极、电解液和所述的一种隔膜。
[0020]与现有技术对比，本专利技术的有益效果是：(1)通过在隔膜面对负极的一侧涂布具有高粘结力的涂层，克服现有的常用的技术中负极粘接较弱，电池使用过程中容易出现的分层和负极脱落的问题；(2)针对正负极表面粗糙度和表面张力的差异对隔膜粘接层进行分别设计，可以更好匹配正负极的变形弯曲程度，缓解将正负极与隔膜粘接在一起导致的第一单元弯曲变形明显的问题。
[0021](3)通过向涂层中加入陶瓷颗粒，提高电池的散热性能，电池循环性能和使用寿命
都得到提升，保证电池使用时的安全性能。
具体实施方式
[0022]为了使本专利技术的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合具体实施方式，对本专利技术进行进一步详细说明。在本专利技术中所涉及的装置、连接结构和方法，若无特指，均为本领域公知的装置、连接结构和方法。
[0023]实施例11)PMMA浆料制备：将去离子水、CMC及氟代烷基乙氧基醇醚加入到自转速率为600r/min，公转速率为30r/min的搅拌机中搅拌60min，加入PVDF
‑
HPF粉末后搅拌120h将浆料进行研磨，粒径研磨为2
‑
10μm后，加入PMMA共聚物及脂肪醇聚氧乙烯醚搅拌30min。原料PVDF
‑
HPF、PMM本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隔膜，其特征在于：包括隔膜基材和非对称涂层，所述非对称涂层包括涂覆于隔膜基材一面的第一涂层和涂覆于隔膜基材另一面的第二涂层，第一涂层与第二涂层分别包含不同有机聚合物，第一涂层的面密度为0.1
‑
1.5g/m2，第二涂层的面密度为0.3
‑
2.5g/m2。2.如权利要求1所述的一种隔膜，其特征在于，所述隔膜涂布第一涂层的一侧面向正极，涂层厚度为0.1
‑
5μm，隔膜涂布第二涂层的一侧面向负极，涂层厚度为0.3
‑
6μm。3.如权利要求1或2所述的一种隔膜，其特征在于，所述的第一涂层原料为PVDF、PC、PMMA、PAN中的一种或多种。4.如权利要求1或2所述的一种隔膜，其特征在于，所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟宪伟，黄建根，石俊黎，许梦清，许海萍，
申请(专利权)人：万向集团公司，
类型：发明
国别省市：