專利名稱：電池隔膜、該隔膜制作方法及使用該隔膜制作電池的方法
技術領域：
本發明涉及汽車新能源動力電池領域，具體涉及一種用于動力電池的電池隔膜、該隔膜制作方法及使用該隔膜制作電池的方法。
背景技術：
隨著國際能源短缺日益嚴重，汽車行業中，電動汽車技術被寄予厚望；而鋰離子動力電池的安全與否決定著動力電池能否實際應用于電動汽車中，并直接決定電動汽車性倉泛。目前，動力電池存在聚合物電池及液態鋰離子電池兩種；聚合物電池存在高安全性、高循環性及一致性好等優點，但同時存在高成本、工藝復雜、電解液導電能力差等缺點；液態鋰離子電池成本要低的多且工藝簡單，而液態鋰離子電池正極、負極及隔膜之間存在的空隙及電池電解液在循環過程中游離電解液影響電池的一致性及安全性；液態鋰離子電池正極、負極及隔膜之間存在的空隙及電池電解液在循環過程中游離電解液問題限制了液態鋰離子電池的發展。液態鋰離子電池中，正極、負極及隔膜相對獨立，即使采用卷繞或疊片的方式將其制作成單體電池后，各部分之間仍然存在著空隙；在電池制作過程中會有部分氣體儲存在空隙中難以被除去，會極大影響極片反應的一致性；且隨著循環的增加，極片厚度會不斷的膨脹以及電解液也會緩慢的分解成為氣體儲存在縫隙中，使縫隙不斷以不均勻的方式增大，使電池的內阻、容量、循環性能都會受到影響。液態鋰離子電池主要是靠正極、負極及隔膜三個部件吸收電解液的方式儲存，電流越大需要的電解液越多；為了得到更大的充、放電電流一般液態鋰離子動力電池中會存在無法被吸收的游離電解液；游離態的電解液會在重力影響下分布不均勻從而影響電池反應的循環性及一致性。
發明內容
本發明的目的在于提供能夠解決液態鋰離子存在的空隙問題及游離電解液問題，保證電池反應一致性、循環性及安全性的電池隔膜、該隔膜制作方法及使用該隔膜制作電池的方法。為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為所述電池隔膜，用在動力電池中，包括隔膜本體，在所述隔膜本體表面覆蓋有高分子聚合物層；所述高分子聚合物層涂覆于所述隔膜本體上與電池正極片及電池負極片相接觸的兩面上。所述高分子聚合物層構成為由溶劑與高分子聚合物按照以下重量配比制作；溶劑為100 200份，高分子聚合物為5 30份。其中，所述溶劑為碳酸丙烯脂、丙酮、丁酮、N-甲基吡咯烷酮、鄰苯二甲基乙烯脂中的一種或多種；所述高分子聚合物為聚四氟乙烯、偏聚氟乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸甲脂、聚醋酸乙烯脂、聚丙烯腈中的一種或多種。 所述高分子聚合物層厚度為5 20 μ m。所述電池隔膜的制作方法，包括以下步驟；(I)按照溶劑為100 200份，高分子聚合物為5 30份的重量配比制作高分子聚合物漿料，漿料溶解溫度控制在45°C 75°C ；(2)在隔膜與正極片及負極片接觸的雙面涂覆步驟(I)制作的高分子聚合物漿料，采用逆轉輥涂布機進行涂覆；(3)烘干隔膜表面上涂覆的高分子聚合物漿料，使隔膜表面形成5 20 μ m的高分子聚合物層，控制烘干溫度為85°C 120°C。所述步驟(I)中，溶劑為酸丙烯脂、丙酮、丁酮、N-甲基吡咯烷酮、鄰苯二甲基乙烯 脂中的一種或多種；所述高分子聚合物為聚四氟乙烯、偏聚氟乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸甲脂、聚醋酸乙烯脂、聚丙烯腈中的一種或多種。使用所述電池隔膜制作電池的方法，包括以下步驟(I)使用熱壓設備對電池正極片、電池負極片及電池隔膜熱壓處理，控制熱壓溫度為100-130°C，熱壓壓力為O. 1-2. OMPa，熱壓時間為3-30S，使電池正極片、電池負極片陷入電池隔膜的高分子聚合物層內，進而使電池正極片、電池負極片及電池隔膜形成整體；(2)采用卷繞法，將經步驟(I)處理后的電池正極片、電池負極片及電池隔膜卷繞形成動力電池。所述步驟(I)中，熱壓設備為熱壓機。本發明的優點在于所述電池隔膜、該隔膜制作方法及使用該隔膜制作電池的方法，通過在電池隔膜表面形成高分子聚合物層，采用熱壓方法將電池正極片、電池負極片及電池隔膜形成整體，該隔膜制作而成的動力電池，初期在電池處于滿電狀態下拆解電池，電池負極表面反應均勻度良好，無明顯未反應區，動力電池的一致性好；隔膜、正極片、負極片平整度良好；循環結束后拆解電池殼體及隔膜邊角無殘余粉料；本發明提供的電池隔膜、電池隔膜制作方法及該隔膜生產動力的方法，能夠解決液態鋰離子存在的空隙問題及游離電解液問題，進而保證電池反應的一致性、循環性及安全性，保證了液態鋰離子動力電池的使用安全性能。
下面對本發明說明書各幅附圖表達的內容及圖中的標記作簡要說明圖I為本發明電池隔膜的結構示意圖；圖2為本發明使用電池隔膜制作電池的方法中熱壓處理示意圖；上述圖中的標記均為I、隔膜本體，2、高分子聚合物層，3、電池正極片，4、電池負極片，5、熱壓機。
具體實施例方式下面對照附圖，通過對最優實施例的描述，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細的說明。如圖I所示，所述電池隔膜，用在動力電池中，包括隔膜本體1，在隔膜本體I表面覆蓋有高分子聚合物層2 ;高分子聚合物層2涂覆于隔膜本體I上與電池正極片3及電池負極片4相接觸的兩面上；高分子聚合物層2厚度為5 20 μ m ;高分子聚合物層2構成為由溶劑與高分子聚合物按照以下重量配比制作；溶劑為100 200份，高分子聚合物為5 30份。其中，溶劑為碳酸丙烯脂、丙酮、丁酮、N-甲基吡咯烷酮、鄰苯二甲基乙烯脂中的一種或多種；高分子聚合物為聚四氟乙烯、偏聚氟乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸甲脂、聚醋酸乙烯月旨、聚丙烯腈中的一種或多種。電池隔膜制作方法及使用電池隔膜制作電池的方法，包括以下最優實施例。實施例I將分子量為30-40W的偏聚氟乙烯(PVDF)加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，在恒溫條件下溶解形成均勻高分子聚合物溶液，溶解溫度為55-75°C ;高分子聚合物溶液各成分重量配比為 PVDF NMP = 15 100 ； 采用逆轉輥涂布機將隔膜雙面均涂覆一層高分子聚合物溶液并在100°C烘干，烘干后雙面高分子聚合物層厚度8 μ m ;使用熱壓機將正負極片與隔膜熱壓，使隔膜處理層融化從而使隔膜、正極、負極三個組件連接成為整體，熱壓溫度為123°C，熱壓壓力為I. 5MPa，熱壓時間為7S。按照此實施例制作的動力電池初期電池滿電狀態下拆解電池；負極表面反應均勻度良好，無明顯未反應區；隔膜、正極片、負極片平整度良好，整體電芯厚度減小5mm，電池吸液量增加4%，循環性能由1500次增加至2500次，電池內阻無變化，大電流放電電池IOC放電溫度不高于58°C ;循環結束后拆解電池殼體及隔膜邊角殘余粉料明顯減少。實施例2將分子量為30-40W的聚丙烯和聚丙烯酸甲脂的混合物加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，在恒溫條件下溶解形成均勻高分子聚合物溶液，溶解溫度為60-65°C;高分子聚合物溶液各成分重量配比為聚丙烯聚丙烯酸甲脂NMP = 10 : 10 100 ；采用逆轉輥涂布機將隔膜雙面均涂覆一層高分子聚合物溶液并在110°C烘干，烘干后雙面高分子聚合物層厚度10 μ m ;使用熱壓機將正負極片與隔膜熱壓，使隔膜處理層融化從而使隔膜、正極、負極三個組件連接稱為整體；熱壓溫度為123°C，熱壓壓力為I. 5MPa，熱壓時間為7S。按照此實施例制作的動力電池初期電池滿電狀態下拆解電池；負極表面反應均勻度良好，無明顯未反應區。隔膜、正極片、負極片平整度良好，整體電芯厚度減小4. 5mm,電池吸液量增加6%，循環性能由1500次增加至2000次以上，電池內阻無變化，大電流放電電池IOC放電溫度不高于54°C ;循環結束后拆解電池殼體及隔膜邊角無殘余粉料。實施例3將分子量為30-40W的偏聚氟乙烯(PVDF)加入丙酮溶液中，在恒溫條件下溶解形成均勻高分子聚合物溶液，溶解溫度為45-65°C ;高分子聚合物溶液各成分重量配比為PVDF 丙酮=30 100 ；采用逆轉輥涂布機將隔膜雙面均涂覆一層高分子聚合物溶液并在120°C烘干，烘干后雙面高分子聚合物層厚度12 μ m ;使用熱壓機將正負極片與隔膜熱壓，使隔膜處理層融化從而使隔膜、正極、負極三個組件連接稱為整體；熱壓溫度為123°C，熱壓壓力為I. 5MPa，熱壓時間為7S。按照此實施例制作的電池初期電池滿電狀態下拆解電池；負極表面反應均勻度良好，無明顯未反應區。隔膜、正極片、負極片平整度良好，整體電芯厚度減小2. 0_，電池吸液量增加7. 5%，循環性能由1500次增加至2000次以上，電池內阻增加O. 5m Ω，大電流放電電池IOC放電溫度不高于60°C ;循環結束后拆解電池殼體及隔膜邊角無殘余粉料。實施例4將分子量為30-40W的聚丙烯酸甲脂、聚醋酸乙烯脂及聚丙烯腈混合加入碳酸丙烯脂、丙酮、丁酮、N-甲基吡咯烷酮及鄰苯二甲基乙烯脂混合溶液中，在恒溫條件下溶解形成均勻高分子聚合物溶液，溶解溫度為45-60°C ;高分子聚合物溶液各成分重量配比為 聚丙烯酸甲脂聚醋酸乙烯脂聚丙烯腈碳酸丙烯脂丙酮丁酮N-甲基吡咯烷酮鄰苯二甲基乙烯脂=5 10 10 40 60 20 40 40 ；采用逆轉輥涂布機將隔膜雙面均涂覆一層高分子聚合物溶液并在85°C烘干，烘干后雙面高分子聚合物層厚度5 μ m ;使用熱壓機將正負極片與隔膜熱壓，使隔膜處理層融化從而使隔膜、正極、負極三個組件連接稱為整體；熱壓溫度為100°c，熱壓壓力為O. 5MPa，熱壓時間為5S。 按照此實施例制作的電池初期電池滿電狀態下拆解電池；負極表面反應均勻度良好，無明顯未反應區。隔膜、正極片、負極片平整度良好，整體電芯厚度減小2. 5_，電池吸液量增加5. 5%，循環性能由1500次增加至1800次以上，電池內阻增加O. 2m Ω，大電流放電電池IOC放電溫度不高于56°C ;循環結束后拆解電池殼體及隔膜邊角無殘余粉料。實施例5將分子量為30-40W的聚四氟乙烯、偏聚氟乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸甲脂、聚醋酸乙烯脂、聚丙烯腈混合加入鄰苯二甲基乙烯脂混合溶液中，在恒溫條件下溶解形成均勻高分子聚合物溶液，溶解溫度為60-75°C ;高分子聚合物溶液各成分重量配比為聚四氟乙烯偏聚氟乙烯聚丙烯聚丙烯酸甲脂聚醋酸乙烯脂聚丙烯腈鄰二甲基乙烯脂=
5 5 5 5 5 5 100 ；采用逆轉輥涂布機將隔膜雙面均涂覆一層高分子聚合物溶液并在110°C烘干，烘干后雙面高分子聚合物層厚度20 μ m ;使用熱壓機將正負極片與隔膜熱壓，使隔膜處理層融化從而使隔膜、正極、負極三個組件連接稱為整體；熱壓溫度為130°C，熱壓壓力為2. OMPa，熱壓時間為30S。按照此實施例制作的電池初期電池滿電狀態下拆解電池；負極表面反應均勻度良好，無明顯未反應區。隔膜、正極片、負極片平整度良好，整體電芯厚度減小5mm，電池吸液量增加7. 5%，循環性能由1500次增加至2500次以上，電池內阻無增加,大電流放電電池IOC放電溫度不高于53°C ;循環結束后拆解電池殼體及隔膜邊角無殘余粉料。上面對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現并不受上述方式的限制，只要采用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.電池隔膜，包括隔膜本體(I)，其特征在于在所述隔膜本體(I)表面覆蓋有高分子聚合物層(2);所述高分子聚合物層(2)涂覆于所述隔膜本體(I)上與電池正極片(3)及電池負極片(4)相接觸的兩面上。
2.按照權利要求I所述的電池隔膜，其特征在于所述高分子聚合物層(2)構成為由溶劑與高分子聚合物照以下重量配比制作；溶劑為100 200份，高分子聚合物為5 30份。
3.按照權利要求2所述的電池隔膜，其特征在于所述溶劑為碳酸丙烯脂、丙酮、丁酮、N-甲基吡咯烷酮、鄰苯二甲基乙烯脂中的一種；所述高分子聚合物為聚四氟乙烯、偏聚氟乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸甲脂、聚醋酸乙烯脂、聚丙烯腈中的一種。
4.按照權利要求2所述的電池隔膜，其特征在于所述溶劑為碳酸丙烯脂、丙酮、丁酮、N-甲基吡咯烷酮、鄰苯二甲基乙烯脂中兩種以上的組合；所述高分子聚合物為聚四氟乙烯、偏聚氟乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸甲脂、聚醋酸乙烯脂、聚丙烯腈中兩種以上的組合。
5.按照權利要求I或2所述的電池隔膜，其特征在于所述高分子聚合物層(2)厚度為5 20 μ m。
6.權利要求I所述的電池隔膜的制作方法，其特征在于包括以下步驟； (1)按照溶劑為100 200份，高分子聚合物為5 30份的重量配比制作高分子聚合物漿料，漿料溶解溫度控制在45°C 75 °C ； (2)在隔膜與正極片及負極片接觸的雙面涂覆步驟(I)制作的高分子聚合物漿料； (3)烘干隔膜表面上涂覆的高分子聚合物漿料，使隔膜表面形成5 20μ m的高分子聚合物層，控制烘干溫度為85°C 120°C。
7.按照權利要求6所述的電池隔膜的制作方法，其特征在于所述步驟⑴中，溶劑為酸丙烯脂、丙酮、丁酮、N-甲基吡咯烷酮、鄰苯二甲基乙烯脂中的一種；高分子聚合物為聚四氟乙烯、偏聚氟乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸甲脂、聚醋酸乙烯脂、聚丙烯腈中的一種。
8.按照權利要求6所述的電池隔膜的制作方法，其特征在于所述步驟⑴中，溶劑為碳酸丙烯脂、丙酮、丁酮、N-甲基吡咯烷酮、鄰苯二甲基乙烯脂中兩種以上的組合；高分子聚合物為聚四氟乙烯、偏聚氟乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸甲脂、聚醋酸乙烯脂、聚丙烯腈中兩種以上的組合。
9.使用權利要求I所述的電池隔膜制作電池的方法，其特征在于包括以下步驟 (1)使用熱壓設備對電池正極片、電池負極片及電池隔膜熱壓處理，控制熱壓溫度為100-130°C，熱壓壓力為O. 1-2. OMPa，熱壓時間為3-30S ； (2)采用卷繞法，將經步驟(I)處理后的電池正極片、電池負極片及電池隔膜卷繞形成動力電池。
10.按照權利要求9所述的使用電池隔膜制作電池的方法，其特征在于所述步驟(I)中，熱壓設備為熱壓機。
全文摘要
本發明公開了電池隔膜、該隔膜制作方法及使用該隔膜制作電池的方法；所述電池隔膜，包括隔膜本體，在所述隔膜本體表面覆蓋有高分子聚合物層；所述高分子聚合物層涂覆于所述隔膜本體上與電池正極片及電池負極片相接觸的兩面上；所述電池隔膜的制作方法，包括制作高分子聚合物溶劑、在隔膜表面涂覆高分子聚合物溶劑及烘干的步驟；使用所述電池隔膜制作電池的方法，包括對電池正極片、電池負極片及電池隔膜熱壓處理及卷繞形成動力電池的步驟；本發明能夠解決液態鋰離子存在的空隙問題及游離電解液問題，保證動力電池反應一致性、循環性及安全性。
文檔編號B32B37/10GK102683629SQ20121012320
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月24日 優先權日2012年4月24日
發明者劉明陽, 翟冬 申請人:奇瑞汽車股份有限公司